2015-01-07
3724
Энергетические параметры винтового гидравлического двигателя определяются его передаточным числом, перепадом давления и расходом рабочей жидкости. При постоянном расходе Q двигатель характеризуется изменением вращающего момента М от перепада давления Δ р, частоты вращения п вала шпинделя, мощности N и к. п. д. η.
На рис. 2.8-2.9 приведены рабочие характеристики винтовых забойных двигателей Д2-172м и ДГ-155.
Наибольшая частота вращения соответствует режиму холостого хода, а максимальный вращающий момент — режиму торможения при п = 0. Двигатель запускается при перепаде давления Δ р = 1÷2 МПа. Это давление расходуется на механические и гидравлические потери. При увеличении момента торможения перепад давления возрастает, одновременно повышаются мощность и к.п.д.
Режим максимальной мощности называется эффективным, а наивысшего к.п.д. — оптимальным. Обычно в этих двигателях они не совпадают. Зона устойчивой работы двигателя находится между этими режимами. В рабочем режиме гидромеханический к.п.д. составляет 0,4—0,5, объемный — 0,8—0,9, а общий достигает 0,5÷0,55.
В рабочей области от режима холостого хода до оптимального частота вращения n прямо пропорциональна расходу Q, поэтому при изменении расхода Q 1на Q 2частота вращения
(2.47)
С увеличением расхода раствора диапазон устойчивой работы двигателя расширяется. В винтовых двигателях частота вращения существенно зависит от величины вращающего момента, В этих двигателях по мере их износа характеристики ухудшаются. Это объясняется повышением утечек жидкости через зазоры по мере их увеличения при износе. Износ ротора и статора по выступам и профилю зубьев приводит к нарушению герметичности рабочей пары, увеличению объемных потерь и снижению нагрузочной характеристики. Износ рабочей пары определяет межремонтный срок службы двигателя, составляющий 50—200 ч в зависимости от качества двигателя и свойств бурового раствора.
Таблица 2.6
Техническая характеристика винтовых двигателей
| Типоразмер | Д1-195 | Д2-172М | Д-127 | Д-85 | Д1-54 |
| Частота вращения, об/мин | 100-130 | 115-220 | 200-250 | 225-290 | 180-480 |
| Вращающий момент, кН·м | 5,0-6,1 | 2,9-4,1 | 1,0-1,2 | 0,27-0,34 | 0,06-1,08 |
| Мощность, кВт | 50-80 | 33-92 | 20-30 | 6-10 | 1,3-3,1 |
| Расход жидкости, м3/с | 30-40 | 23-36 | 12-15 | 5,7 | 1,0-2,5 |
| Перепад давления, МПа | 5-6 | 4,5-6 | 3,5-4,5 | 2,7-3,0 | 3,8-4,2 |
| Наружный диаметр, мм | 5,4 | ||||
| Длина, м | 6,23 | 6,90 | 4,40 | 3,19 | 2,0 |
| Масса, кг |
Пример 2.6. Определить передаточное число винтового двигателя Д2-172М и частоту его вращения при расходе бурового раствора Q =0,025 м3/с Дано: число зубьев статора z1=10 и ротора z2=9; рабочий объем винтового двигателя V о=0,01 м3.
Решение.
Передаточное число определяем по формуле (2.36)
Частота вращения из выражения (2.41)
Пример 2.7. На сколько уменьшится крутящий момент винтового двигателя Д2-172М, если при перепаде давления р 1=6 МПа он развивает момент M 1= 5 кН·м, а фактический перепад давления р ф=5 МПа.
Решение.
Из формулы (2.39)
Геометрические характеристики двигателя М о, D, t, e не изменяются при изменении перепада давления, поэтому
т. е. вращающий момент уменьшится на 0,83 кН·м.
