ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

Кинематическое отношениеПри заданных расходах жидкости и контурном диаметре кинематическое отношение оказывает определяющее влияние на характеристики ВЗД. Из рис. 4.10 видно, что многозаходные

ВЗД обладают повышенным крутящим моментом при низкой частоте вра­щения, т.е. обладают высоким значением критерия эффективности М/п, определяющего показатели процесса бурения. Хотя по своему КПД много-заходные ВЗД немного уступают двигателям с однозаходным ротором, в целом КПД гидродвигателей с различными значениями i остается на одном уровне.

Контурный диаметр 1\. При заданном кинематическом отношении увеличение контурного диаметра РО приводит к возрастанию рабочего объема ВЗД и соответственному изменению его характеристик. Вместе с тем, возможность варьирования DK на стадии проектирования ограничена, поскольку исходным параметром является диаметр скважины.

Шаги РО (Т, t). При заданных DK и Q характеристики ВЗД можно из­менять путем изменения шагов винтовых поверхностей статора Т и ротора t. С увеличением шагов возрастает рабочий объем V и критерий эффек­тивности М/п гидродвигателя. При выборе шагов РО необходимо учиты­вать, что увеличение Т
приводит к увеличению длины РО и общей длины гидродвигателя (это усложняет технологию изготовления РО и снижает эффективность использования ВЗД в наклонно направленном и горизон­тальном бурении); снижение Т может привести к выходу из оптимального диапазона изменения коэффициента формы поверхности и ухудшению пусковых свойств двигателя (возможность незапуска).

Число шагов РО к. Влияние числа шагов (длины) РО на характеристи­ки в первую очередь связано с изменением числа камер, отделяющих вход и выход гидромашины.


Результаты исследований (рис. 4.15) показали, что с уменьшением дли­ны ротора существенно снижаются такие показатели экстремального ре­жима, как крутящий момент, мощность и перепад давления, а также тор­мозной момент.

Данные эксперименты подтверждают целесообразность применения многошаговых конструкций РО с целью повышения крутящего момента и мощности ВЗД. Опыт эксплуатации двигателей показывает, что примене­ние многошаговых пар также обеспечивает существенное увеличение их стойкости.

Натяг в паре ст. Натяг в РО влияет на объемные и механические поте­ри ВЗД. С увеличением а объемные потери снижаются, а механические возрастают.

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВр, МПа   п, с

12

—  2,4

~   1,6

4

—   0,8

10

12 М, кН • м

Рис. 4.15. Влияние числа шагов рабочих элементов на характеристику ВЗД:

1, 2, 3 — рабочие элементы делают соответственно два, четыре и шесть шагов

112

я, с

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

р, МПа 10

—   0,4′

М, кН • м

Рис. 4.16. Влияние натяга в рабочих элементах на характеристику ВЗД:

1 — зазор 0,15 мм; 2, 3, 4 — натяг соответственно 0; 0,15 и 0,3 мм

Исследования влияния натяга в паре на характеристики ВЗД, напри­мер при испытаниях двигателя Д1-195 в интервале от зазора 0,9 мм
до на­тяга 0,6 мм, продемонстрировали, что с уменьшением натяга характеристи­ка р — М становится более «мягкой» (рис. 4.16): снижается тормозной мо­мент и перепад давлений, крутящий момент в экстремальном режиме. Вследствие возрастания утечек при уменьшении натяга (увеличении зазо­ра) снижается частота вращения и перепад давления в холостом режиме. При уменьшении а частота вращения в номинальном режиме (для двигате­ля Д1-195 номинальный крутящий момент принят равным 4 кН-м) сущест­венно снижается (в 2 — 3 раза при зазоре 0,6 мм по сравнению с натягом 0,3 — 0,6 мм). Перепад давления в номинальном режиме мало зависит от на­тяга. При уменьшении натяга снижаются амплитуда поперечных колебаний корпуса двигателя и динамические нагрузки в РО и опорах шпинделя.

По мере износа РО, что равносильно снижению натяга или появлению зазора в паре, рекомендуется в процессе бурения увеличивать расход жид­кости.