2.3 Қозғалтқыштың геометриялық және энергетикалық параметрлерін есептеу

Жұмысшы органдарының (тіс қуыстары бойынша статор диаметрі) контурының диаметрін есептеу. [5]

Ілінісу эксцентритетін есептеу:

мұндағы С_е=2 – тіс формасының коэффициеті;

С₀=1,3 – центрсіздік коэффициенті;

Z₁=10 – статор тістерінің саны.

Жұмысшы органдары тұратын бөлім ауданын есептеу.

Бұрандалы бетінің қадамын анықтау:

,

мұндағы Q = 1,8 м³/мин – сұйықтық шығыны;

n = 102 айн/мин – шпиндель білігінің айналу жиілігі;

Z₂ = 9 – ротор тістерінің саны.

Остік гидравликалық жүктемені есептеу:

РКТ – 177 бұранда айналымын беріктікке есептеу.

Бұранда орамасының кернеуін анықтау:

мұндағы d₁ – РКТ – 177 бұрандасының ішкі диаметрі;

Р – бұранда қадамы;

К_п – бұрандатолықтығы коэффициенті;

К_н –орамасының арасындағы жүктеменің біркелкі таралмауын ескеру коэффициенті.

2.1 – кесте – Статикалық қатар

Аралық, сағ	Аралық ортасы, ti, сағ	Жиілік ni	Тәжірибелік ықтималдығы pi=ni/n	F(t)=(ni/n)	f(t)=pi/t
1-11 11-22 22-33 33-44 44-55 55-66 66-77 77-88 88-110 110-132	6 17 28 39 50 61 72 83 99 121	17 23 20 17 16 10 12 7 8 5	0,1259 0,1703 0,1481 0,1259 0,1185 0,0740 0,0888 0,0518 0,592 0,0375	0,1259 0,2962 0,4443 0,5702 0,6887 0,7627 0,8515 0,9033 0,9625 1	0,0114 0,0154 0,0134 0,0114 0,0107 0,0067 0,0080 0,0047 0,0053 0,0033

Статикалық қатардың орташа мәнін анықтау:

Орташа квадраттық ауытқуды анықтау:

.

2.4 Вейбулл үлестірім параметрі

Вариация коэффициентіy анықтау:

нтовой заб

Вариация коэффициентін біле отырып Вейбулл үлестірім параметрін – b анықтауға болады және К_b [] b=1,48; K_b=0,904.

Вейбулл үлестірімін бірінші V>0,5 жуықтап алу ұсынылады. Біздің жағдайда V = 0,686 деп. Вейбулл үлестірімін қабылдаймыз.

Теориялық бөлу уақытының тығыздық функциясының f(t), тұрақты жұмысының теориялық ықтималдығының P(t), істен шығуын бөлу функциясының F(t) және істен шығулар қарқындылығы функциясының (t) қисығын саламыз.

2.4.1 Істен шығулар қарқындылығы есебі

2.4.2 Тұрақты жұмысының теориялық ықтималдығы

Бөлу уақытының тығыздық функциясының мәнін есептейміз f(t):

2.2 – кесте – Бөлу уақытының тығыздық функциясы (t)

t	11	22	33	44	55	66	77	88	110	132
(t)	0.0132	0.015	0.014	0.012	0.009	0.007	0.005	0.003	0.001	0.0006

Формула бойынша әрбір аралықтағы тұрақты жұмысының теориялық ықтималдығының P(t) мәнін есептейміз:

2.3 – кесте – Тұрақты жұмысының теориялық ықтималдығы P(t)

t	11	22	33	44	55	66	77	88	110	132
(t)	0,8958	0,7357	0,5716	0,4248	0,3038	0,2101	0,1408	0,0918	0,0360	0,0128

Істен шығуын бөлу функциясының F(t) мәнін мына формуламен есептейміз:

2.4 – кесте – Істен шығуын бөлу функциясы F(t)

t	11	22	33	44	55	66	77	88	110	132
(t)	0,1042	0,2643	0,4284	0,5752	0,6962	0,7899	0,8592	0,9082	0,964	0,9872

Істен шығулар қарқындылығы функциясының мәнін мына формуламен есептейміз:

2.5 – кесте - Істен шығулар қарқындылығы функциясы (t)

t	11	22	33	44	55	66	77	88	110	132
(t)	0,001	0,0203	0,0244	0,0284	0,031	0,0342	0,0369	0,0392	0,0416	0,046

Гипотезаны келісім критерийлері бойынша таңдаған заң дұрыстығын тексереміз.

Пирсон критерийі:

(2.22)

мұндағы k – статикалық қатардың аралық саны;

n_i – i-ші интервалдағы жиілік;

n – кездейсоқ айнымалы мәндерінің жалпы саны;

p_i – i-ші аралықта кездейсоқ айнымалының түсуінің теориялық ықтималдығы:

p_i=p_iн-p_ik , (2.23)

мұндағы p_iн және p_ik – i-ші аралықтың соңы мен басындағы ықтималдық функциясы.

Еркіндік дәрежелерінің саны r=k–s=10–3=7. r=7 және ²=3,913 [6] кезінде теориялық және статистикалық бөлуде сәйкес келу ықтималдығы Р=0,7≥0,1, яғни біз қабылдаған Д-172 бұрандалы қозғалтқышының Вейбулл заңы бойынша істен шыққанға дейінгі уақытын бөлу гипотезасын растайды.

Колмогоров критерийі. Кездейсоқ айнымалының түсу ықтималдығы мәні 2.6 – кестеде көрсетілген.

2.6 – кесте – Кездейсоқ айнымалының түсу ықтималдығы

t, z	P(t)теор	Pi	F(t)теор	F(t)тәж	D=F(t)т-F(t)o
0 11 22 33 44 55 66 77 88 110 132	1 0,8958 0,7357 0,5716 0,4248 0,3038 0,2101 0,1408 0,0918 0,0360 0,0128	0 0,1042 0,1601 0,1644 0,1458 0,122 0,0937 0,0693 0,049 0,0558 0,0232	0 0,1042 0,2643 0,4284 0,5752 0,6962 0,7899 0,8592 0,9082 0,964 0,09872	0 0,1259 0,2962 0,4443 0,5702 0,6887 0,7627 0,8515 0,9033 0,9625 1	0 0,0217 0,0319 0,0159 0,005 0,0082 0,0272 0,0077 0,0049 0,0012 0,0126

2.6 – кестеден D_max=0,0319, сонда бөлу параметрі =D_max=0,37. 2.6 – кестеден Р(t)=1 табамыз және Вейбулл бөлу гипотезасы дұрыс болды.

Қорытынды: сыртқы белгілері, атап айтқанда қисық түрі бойынша ресми түрде таңдалған Вейбуллдың бөлу заңы дұрыс болды. Бұл Пирсон және Колмогоров критерийлері бойынша табылған ықтималдықтарды дәлелдейді. Пирсон критерийі бойынша табылған ықтималдық Р=0,7≥0,1, бұл таңдалған гипотеза жоққа шығармайды. Колмогоров критерийі бойынша n=132 Р()=1 табылған ықтималдық ол тәжірибелік деректермен қайшы емес. Демек, гипотезаны таңдаған заң дұрыстығына жоғарыда аталған критерийлер арқылы тестілеу қабылданады. Бөлу тығыздығы f(t) графигі бойынша қалыпты жұмыс аралығын таптық. Тұрақты жұмысының ықтималдық графигінен (7 сағат) тағайындалған P(t)=0,96 мәнін табамыз және кепілдендірілген (11 сағат) ресурстар бойынша P(t)=0,9. Істен шығу қарқындылығы кестесінен тағайындалған мәндерін және кепілдендірілген (11 сағат) ресурстарды табамыз. Істен шығу қарқындылығы кестесінен (t) жабдық шаршау салдарынан істен шығатыны көрініп тұр. Қозғалтқышқа 11 сағат жұмыстан кейін техникалық қызмет көрсету жүзеге асырылуы қажет.

Бұрандалы қозғалтқыштың сипаттамасы турбобұрғы сипаттамасынан ерекшеленеді. Оның теориялық айналу жиілігі бұрғылау сұйығының шығынына тура пропорционал және айналу моментіне тәуелсіз. Айналу моментін артуынан қашауда қысымның төмендеуі артады:

M =, (2.24)

мұндағы q – бұрандалы қозғалтқыштың қуыстарының көлемі;

- қозғатқыш ПӘК - і.

Іс жүзінде қозғалтқыштың айтарлықтай үйкелісі және айналу моментінің азаюы қысымның төмендеуіне тікелей пропорционалды емес, ал айналу жиілігі айналу моментінің артуынан біршама төмендейді, бірақ турбобұрғыға қарағанда әлдеқайда аз.

Бұрандалы қозғалтқышта энергия гидравликалық кедергілерді жеңуге жоғалады, ротор - статор үйкелісі, шпиндельдегі уйкеліс, статор резеңкесінің деформациясы (статор қуыстарын сенімді герметизациялау үшін белгілі бір саңылаусыздығы бар ротор қамтиды). Сондықтан БТҚ – ның максималды ПӘК – і 25-35%, ал статор жарамдылық мерзімі орташа есеппен 30 - 50 сағат болып табылады. Статор тозғанда кедергі азаяды және ротор мен статор арасында саңылау пайда болып, айналу моментінің 2 есеге дейін азаюына әкеледі. Сондықтан БТҚ қашаудан жүктемені қабылдау қабілетін жоғалтады.

Бұл құбылыспен күрес ретінде секциялы турбобұрғыға ұқсас екі қозғалтқыш және ортақ шпиндель бөлімдерінен тұратын екі секциялы БТҚ жасап шыгарылды. Бөлімдерге бөлу БТҚ моментінің сипаттамаларын сақтауға мүмкіндік береді, статордың тозу дәрежесі мен айтарлықтай жұмыс қабілеттілігін арттырады

Бұрандалы қозғалтқыштың қуаты бұрғылау сұйығының шығыны мен қысымның төмендеуіне байланысты:

(2.25)

Кинематикалық қатынас өте маңызды рөлді атқарады - ротор мен статор шығыс (заход) санының қатынасы. Ол өзге тең жағдайда БТҚ - ның сәйкесінше M және n анықтайды.

БТҚ – мен бұрғылауда қатты жыныста қашауға өтімділігін 2 есе арттырады, ал жұмсақта турбобұрғымен салыстырғанда 20 – 50 %, екі жағдайда да бірдей механикалық бұрғылау жылдамдығы 20 - 50% төмен. Дегенмен, ұңғыма тереңдігі 1500 – 2000 м жоғары кезінде механикалық бұрғылаудың тиімділігінің ажырамас көрсеткіші болып табылатын жоғары рейсті жылдамдықты қамтамасыз ету бойынша БТҚ тиімді.

БТҚ құрылысы қарапайым және турбобұрғымен салыстырғанда әлдеқайда аз ұзындығы мен салмағы бар. Қысқа ұзындығы әсіресе көлденең және көлбеу ұңғымаларды бұрғылауда өте тиімді, өйткені оқпанның қисықтық радиусын және сәйкесінше оның ұзындығын барынша азайтуға мүмкіндік береді.

БТҚ – мен бұрғылау кезінде қашаудың қысымы мен айналымы жүйесі (тұрақта тұрған) сынағын бақылауға мумкіндік болады. Қозғалтқышта қысымның төмендеуі қашау тұтынылатын айналу моментіне тура пропорционал.