Упрощенные формулы пересчета характеристик ВЗД
Многолетние экспериментальные исследования ВЗД и основные положения теории рабочего процесса объемных гидромашин позволяют предложить упрощенные (удобные на практике)
формулы пересчета характеристик ВЗД при изменении расхода жидкости и диаметра (рабочего объема) двигателя.
Изменение расхода жидкости.В экстремальном (паспортном) режиме гидродвигателя частота вращения, перепад давления и крутящий момент возрастают с увеличением расхода практически линейно, а мощность увеличивается по квадратичному закону:
(6.39)
В холостом режиме при пересчете п и Р также можно воспользоваться линейными зависимостями
Изменение рабочего объема*.В общем случае рабочий объем ВЗД можно изменить за счет кинематического отношения, контурного диаметра и шага РО. При сохранении уровня объемного и гидромеханического к.п.д.
(6.40)
Изменение диаметра ВЗД*.Для гидродвигателей с геометрически подобными РО (i, ст, k = idem) и одинаковыми к.п.д.
(6.41)
При примерно одинаковом уровне перепадов давлений двигателей различного диаметра, что характерно для ВЗД общего назначения,
(6.42)
т.е. при изменении диаметра РО крутящий момент гидродвигателя при прочих равных условиях изменяется по кубическому закону.
|
|
СТЕНДЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВЗД
Стенды для испытаний ВЗД предназначены для снятия характеристик двигателей, отработки элементов конструкции и при необходимости проведения ресурсных испытаний отдельных узлов и деталей.
Буровой стенд ВНИИБТпредставляет собой универсальный буровой стенд (УБС) для испытания забойных гидравлических
Рис. 6.15. Универсальный буровой стенд ВНИИБТ:
1 - кронблок; 2 - крюкоблок с датчиком нагрузки; 3 - вертлюг; 4 - стояк и буровой рукав; 5, 8 - расходомеры; 6 - ротор; 7 - блок преобразователей сигналов; 9 - датчик давления; 10 - насосы буровые; 11 - емкости системы очистки; 12 - вибросито; 13 - лебедка; 14 - талевый канат; 15 - забойный двигатель; 16 -моментомердвигателей и породоразрушающего инструмента. Входит в состав Испытательного центра ВНИИБТ и расположен под Москвой на ст. Поварово [142]. Стенд создан на базе стационарной буровой установки с регулируемым электроприводом и максимально воспроизводит эксплуатационные условия (рис. 6.15). На стенде производят испытания натурных образцов гидравлических двигателей, породоразрушающего инструмента и других буровых механизмов. Моделирование работы ВЗД достигается разбурива-нием искусственного забоя (сталь, чугун, свинец или гранит) стандартными долотами или специальными фрезами в среде бурового раствора.
|
|
Нагрузка на долото создается сосредоточенной массой, смонтированной на ведущей трубе, подача жидкости (воды или глинистого раствора) - одним или двумя буровыми насосами. В процессе испытаний регистрируются реактивный момент двигателя (тензодатчиком, установленным в переводнике выше ведущей трубы), перепад давления в двигателе, частота вращения выходного вала и нагрузка на долото.
Техническая характеристика УБС позволяет проводить испытания ВЗД всех типоразмеров с наружным диаметром 85 мм и более:
Подача буровых насосов, л/с..................................5 100
Давление нагнетания, МПа........................................0 25
Осевая нагрузка, кН...............................................0 300
Крутящий момент, кНм............................................0 15
Частота вращения гидродвигателя, об/мин............40 1500
Стенд ПФ ВНИИБТ.Универсальный горизонтальный стенд (рис. 6.16) для испытания и исследования рабочего процесса гидродвигателей оснащен [6]:
регулируемым электроприводом постоянного тока силового насоса, что позволяет бесступенчато изменять расход жидкости;
|
|
тормозным устройством в виде шинно-пневматической муфты и электродвигателя-генератора постоянного тока (рекуперативное торможение);
амортизирующими элементами всех опорных узлов.
Технические данные стенда приведены ниже.
Диаметр испытываемых ВЗД, мм...........................54 172
Длина ВЗД, м.........................................................До 7
Частота вращения выходного вала, об/мин..............0-500
Тормозной момент, кН-м................,......................... 0 7
Мощность привода насоса, кВт...............................90 2
Подача насоса, л/с................................................До 20
Стенд состоит из насосного блока, механической части и пульта КИП. Рабочая жидкость - вода или глинистый раствор.
Рис. 6.16. Универсальный горизонтальный стенд ПФ ВНИИБТ:
1 - датчик тахометра; 2 - электродвигатель-редуктор; 3 - муфта; 4 - шпиндель сальниковый; 5 - муфта; 6 - сальник; 7 - оалансирные опоры; 8 - датчик мо-ментомера; 9 - вертлюг; 10 - датчик давления; 11- датчик расхода; 12 - насос;
13 - тормоз; 14 - бак
При испытании ВЗД для снятия реактивного момента с корпуса он устанавливается в балансирные опоры (люнеты). Через конусно-шлицевую муфту двигатель соединяется со шпинделем-сальником, а через него - с электродвигателем-редуктором. Верхний переводник ВЗД подсоединяется к вертлюгу и может нагружаться осевым усилием. Буровой раствор подается насосом в гидродвигатель через вертлюг.
|
|
Момент сопротивления ВЗД создается электродвигателем-генератором. Ток, вырабатываемый при торможении, передается трехмашинному агрегату.
При испытаниях производится измерение частоты вращения и крутящего момента ВЗД, расхода жидкости, давления нагнетания.
На стенде можно производить сборку-разборку ВЗД. Свинчивание и развинчивание резьбовых соединений осуществляется электродвигателем постоянного тока с использованием специальных захватов и ключей.
Стенд РГУ нефти и газа им. Губкинадля испытания малогабаритных ВЗД (рис. 6. 17) имеет следующие отличия:
наклонное расположение гидродвигателя;
создание нагрузки на валу ВЗД посредством электромагнитного порошкового тормоза, момент которого пропорционален подаваемому напряжению;
использование клиноременной передачи между ВЗД и тормозом, шкив передачи для снижения динамических нагрузок выполнен из пластмассы;
Рис. 6.17. Стенд РГУ нефти и газа им. Губкина для испытания малогабаритных ВЗД:
1 - электродвигатель постоянного тока; 2 - электродвигатель переменного тока; 3 - коробка передач; 4 - одновинтовой насос; 5 - бак; 6, 13 - регуляторы напряжения; 7 - ременная передача; 8 - электромагнитный порошковый тормоз; 9, 14- тахометры; 11- зажимы; 12 - манометр
использование в качестве силового насоса многозаходного винтового насоса (i = 5 : 6; DK = 46 мм);
возможность привода насоса как от нерегулируемого, так и от регулируемого электродвигателя;
непосредственный выход потока жидкости в бак через полые валы шпинделя и привода тормозного устройства без использования шпинделя-сальника.
Данный стенд является объемной винтовой гидропередачей и включает всвой состав только винтовые гидромашины. Такая компоновка по имеющимся в литературе сведениям разработана впервые, и положительный опыт ее применения создает предпосылки для проектирования подобных систем (см. § 14.2).
Возможность подключения насоса к электродвигателям разных типов позволяет исследовать пусковые свойства гидродвигателя в различных условиях эксплуатации. В процессе испытания производится измерение давления на входе и выходе ВЗД; частоты вращения валов насоса и гидродвигателя; напряжения тормоза.
Расход жидкости (подача насоса) при зафиксированных частоте вращения и давлении нагнетания насоса определяется по напорным характеристикам насоса, предварительно снятым при его испытании с помощью мерного бака.
Поскольку тормозной момент пропорционален напряжению, производится регистрация активного момента на валу ВЗД и отпадает необходимость в измерении реактивного момента на корпусе. Момент сил сопротивления на валу ВЗД рассчитыва-
Рис. 6.18. Стендовые характеристики двигателя Д1-105 на расходе Q =10 л/с. Экспериментальные точки:
I- n; II - Р
ется с учетом передаточного отношения клиноременной передачи и момента холостого вращения привода.
На данном стенде проведены испытания двигателей Д-48. Технические данные стенда:
Марка тормоза.....................................................ПТ-6М
Тормозной момент, Н-м............................................0-60
Напряжение тормоза, В ..........................................0-12
Передаточное отношение...............................................2
Рабочий объем насоса, л..............................................0,2
Подача насоса, л/с..............................................0,1 1,5
Давление нагнетания, МПа.........................................0-8
Стенды для испытания ВЗД оснащены современным измерительно-вычислительным комплексом. В качестве примера на рис. 6.18 представлено графическое изображение характеристики двигателя, полученное при компьютерной обработке экспериментальных данных на стенде ПФ ВНИИБТ.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 2081; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!