Расчет турбинно-винтовых забойных двигателей

Расчёт контурного диаметра рабочих органов (диаметр статора по впадинам зубьев):

Вычислим эксцентриситет зацепления:

Расчёт контурного диаметра рабочих органов (диаметр статора по впадинам зубьев):

Вычислим эксцентриситет зацепления:

 

 

где Се=2 - коэффициент формы зуба [3];

С0=1,3 - коэффициент внецентроидности [3];

Z1=10 - число зубьев статора.

Расчитаем площадь живого сечения рабочих органов

Определим шаг винтовой поверхности:

 

где Q = 1,8 м3/мин - расход жидкости;

n = 102 об/мин – частота вращения вала шпинделя;

Z2 = 9 – число зубьев ротора.

Вычислим осевую гидравлическую нагрузку:

 

6.2 Расчёт витков резьбы РКТ – 177 на прочность

Определим напряжение среза витков резьбы:

 

 

где d1 – внутренний диаметр резьбы РКТ – 177;

Р – шаг резьбы;

Кп – коэффициент полноты резьбы;

Кн – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между витками:

где Се=2 - коэффициент формы зуба [3];

С0=1,3 - коэффициент внецентроидности [3];

Z1=10 - число зубьев статора.

Расчитаем площадь живого сечения рабочих органов

Определим шаг винтовой поверхности:

где Q = 1,8 м3/мин - расход жидкости;

n = 102 об/мин – частота вращения вала шпинделя;

Z2 = 9 – число зубьев ротора.

Вычислим осевую гидравлическую нагрузку:

 

6.2 Расчёт витков резьбы РКТ – 177 на прочность

 

Определим напряжение среза витков резьбы:

 

где d1 – внутренний диаметр резьбы РКТ – 177;

Р – шаг резьбы;

Кп – коэффициент полноты резьбы;

Кн – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между витками.

 

 

Рис. 3. Характеристика турбинно-винтового забойного двигателя.

М – момент на валу (тормозной момент); n – частота вращения вала; Δ Р – перепад давления на двигательной части; N – мощность на валу; η – коэффициент полезного действия.

Выбор конкретной конструкции турбинно-винтового забойного двигателя

Высокая надежность двигателя обеспечена применением в его конструкции ряда оригинальных технических решений, обеспечивающих высокие эксплуатационные показатели. К этим решениям относятся: узлы соединения торсиона с винтовым ротором и валом турбинной секции; система, устраняющая негативное влияние силы, вызванной вращением неуравновешенной массы торсиона и винтового ротора, а также перекашивающего момента, действующего на последний. Часть этих технических решений запатентована в США, Франции, Германии, Канаде, Бразилии.

Условиями, ограничивающими применение двигателей типа ТВД, являются: температура бурового раствора более 120?С; плотность бурового раствора более 1700 кг/м3; содержание в буровом растворе углеводородных соединений более 5 %.

Ввиду того, что современные долота имеют стойкость, превышающую 100 ч, должна быть обеспечена и работоспособность двигателя, гарантирующая отработку не менее трех таких долот. Такая гарантия обеспечивается при использовании турбинно-винтового двигателя, конструкция которого в целом и его узлов относительно отработаны.