ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАРУБЕЖНЫХ ВЗД
В зарубежной практике встречается иная форма представления характеристик ВЗД (рис. 6.12): они строятся в зависимости от перепада давления Р или дифференциального давления
(6.21)
Рис. 6.12. Характеристики зарубежных ВЗД:
а –“ Shlumberger-Anadrill" А475 (i = 4:5); б - "Dyna-Drill" 4 3/4" F2000M
(i=5:6)
Если гидромеханические потери остаются постоянными для любого режима (рМ + рГ = idem), то дифференциальное давление соответствует полезной составляющей полного перепада давления
Следовательно, в этом случае (см. рис. 6.12) график зависимости М - 
р представляет прямую, проходящую через начало координат, и не зависит от расхода жидкости. Линия 
имеет нелинейный характер.
Часто неточное толкование величины перепада давления приводит к путанице и завышенным представлениям о к.п.д. гидродвигателей западных фирм.
В большинстве случаев зарубежными фирмами используются единицы измерения, отличные от принятых в отечественной практике: для измерения момента - ft • lbs; давления - psi, bar; расхода - qpm.
Перевод этих и других величин дается ниже:
1 feet = 0,308 м;
1 inch = 0,0254 м;
1 hp = 0,736 кВт;
1 rpm = 1 об/мин;
1 psi = 6895 Па;
1 bar = 1,02 кгс/см2;
1 gpm = 0,063 л/с;
1 ft • lbs = 1,356 Н м;
1 cfm = 0,0283 м3/мин;
°F=l,8°C+32.
ПЕРЕСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗД
Задача пересчета характеристик ВЗД может рассматриваться в следующих постановках [57]:
|
|
|
1) при изменении расхода Q или свойств ( 
) жидкости гидромашины с определенной геометрией РО (традиционная задача, встречающаяся в практике бурения);
2) при изменении геометрии РО с сохранением Q, 
(задача, распространенная при проектировании ВЗД);
3) при изменении как геометрических параметров, так и расхода и свойств жидкости (наиболее общая задача).
Известны две формы обобщения и методики пересчета характеристик ВЗД:
относительная (на основе безразмерных характеристик (6.51));
критериальная (на основе теории подобия).
Для использования относительных характеристиктребуются зависимости базовых параметров ( 
) предельных режимов (тормозного и холостого) и коэффициентов подобия ( 
) от геометрических и эксплуатационных параметров [57].
Базовые параметры предельных режимов
В общем случае расчет основан на уравнениях связи (5.101), (5.102) механических (М, 
) и гидравлических (Р, Q) переменных.
Холостой режим. Угловая скорость 
х гидродвигателя при заданном расходе жидкости Q определяется рабочим объемом гидромашины и объемным к.п.д. в холостом режиме 
(6.22)
|
|
|
Анализ характеристик ВЗД, снятых во многих испытаниях, показывает, что для всех типоразмеров = 0,95 
1,0.
В результате задача упрощается и сводится к выявлению зависимости только одной переменной холостого режима Рх.
Из уравнения связи (5.101) следует, что в холостом режиме (М = 0)
(6.23)
где Рм х - составляющая перепада давления, затрачиваемая на покрытие только механических потерь:
(6.24)
Опыты показывают, что в любом режиме геометрически подобных машин момент гидромеханических потерь Мгм зависит от перепада давления Р, угловой скорости 
, плотности 
и вязкости 
жидкости, массы (или плотности материала 
) ротора и характерного размера РО (например, контурного диаметра DK:
. (6.25)
Из анализа размерностей следует, что гидромеханические потери характеризуются четырьмя безразмерными критериями1, в качестве которых удобно использовать [57]:
критерий потерь момента
критерий давления
число Рейнольдса
;
отношение плотностей
Отсюда следует, что во всех режимах для подобных пар ВГМ
|
|
|
(6.26)
где 
- функция безразмерных параметров, определяемая опытным путем.
В холостом режиме эта зависимость упрощается:
(6.27)
Если к тому же отношение 
задано, критерий гидромеханических потерь зависит только от числа Рейнольдса. График этой зависимости для двигателя Д1-195 (рис. 6.13), построенный по результатам стендовых испытаний [64], показывает, что в данном случае указанный критерий может приниматься параметром гидромашины: Пгм.т. 
400.
В свою очередь постоянство критерия гидромеханических потерь означает, что перепад давлений гидродвигателя в холостом режиме пропорционален 
. Такое положение позволяет без труда производить пересчет потерь в холостом режиме при изменении расхода.
На практике квадратичная зависимость соблюдается не всегда, часто при пересчете характеристик ВЗД принимается линей-
Рис. 6.13. Критериальная характеристика гидромеханических потерь двигателя Д1-195. Экспериментальные точки соответствуют расходам жидкости 20, 24, 28, 32, 36 л/c
|
|
|
ная зависимость Рх от Q [17, 41]. В этом случае 
и Re связаны гиперболической зависимостью.
Для построения характеристики проектируемого или не прошедшего испытания ВЗД, а также при пересчете характеристик используется распространенный в теории гидромашин метод разделения гидравлических и механических потерь (см. § 5.7). При этом гидравлические потери определяются по формулам (5.121), а механические потери пересчитываются по характеристике эталонного двигателя.
Тормозной режим. Перепад давления в тормозном режиме
Рт = hPx. (6.28)
Тормозной момент ВЗД
(6.29)
Гидромеханический к.п.д. тормозного режима 
в общем случае зависит как от формы РО и натяга в паре, так и от расхода жидкости. Вместе с тем эксперименты показывают, что в действительности 
изменяется в сравнительно узком диапазоне (0,3-0,5), поэтому при пересчете характеристик его можно считать постоянным параметром гидромашины: = 0,4.
Такое постоянство означает, что МТ пропорционален произведению PTV, т.е.
Мт = aPTV, (6.30)
где а - постоянная ВЗД.
При пересчете характеристик гидромашины при изменении числа шагов k РО (индексы 1 и 2) справедливы следующие соотношения [66]:
(6.31)
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 705; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!