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: 159; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ