在井下动力钻具中 ,钻井液总是子上而下刘静马达的,而钻头的工作旋向有总是顺时针旋转,因此,单螺杆钻马达的的转子和定子的旋向是左旋的。钻头的转动来自转子的自转。转子自转r=2,密封线下移z,由此可求出转子的自转一周密封线的下移距离H:
可求的 H=N(N+1)h (1-27)
或 H=NT s =(N+1)T螺杆钻具r (1-28)
若以As表示定子线性包容的面积,Ar 表示转子线型所包容的面积。择流过的面积AG为
AG = As -Ar (1-29)
螺杆马达的每转排量q(即当钻头旋转一周,流过马达的液体量)为
q=A H (1-30)
将式子(1-28)(1-29)带入(1-30)可得到:
q= AG NT s=( As -Ar )NT s
可见每转排量去、纯粹是一个几何量,它与马达的线型、头数和定子导程有关,式子(1-30)是一个通式。对单头马达,令N=1,结合图细胞分离培养1-7.图图1-19、图2-22中的有关参数,可写出
Ar = R2
As= R2+4eDr=R2
AG = As -Ar =8eR= 4eDr
T s=2h
可得出q=16eRh
螺杆马达理论扭矩和转速的计算:
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若设钻头的输出转矩为M,马达入口与出口的钻井液压力差为,忽略马达及钻具传动轴等部件的摩擦,那么,由马达吸收的水马力与其输出功率相等,既
q=M·2
则 M=
由此同时很容易有每转排量q和输入体积流量Q求的无水利损失下的转速,即理论转速
多线单螺杆钻具螺杆上作用的轴向力,是由于液压降所产生的轴向力和啮合力的轴
向分量之和,数值是很大的。精确的计算螺杆工作时所承受的轴向力以正确的选择支承,
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是提高单螺杆钻具的使用寿命、工作可靠性及能量指标的重要条件之一。
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图 1.3 中给出单螺杆钻具和螺杆上作用轴向力的简图(略去螺杆本身重量的影响)。
作用在螺杆端面上的液体压力降造成轴向力Gp,可按下式计算:
式中De--h—螺杆齿的平均直径Dm,它所限制的面积近似地等于啮合线所限制的面积,在该面积上作用有液体压力降。De为螺杆的外径,mm;h 为螺杆的齿高,mm;
Δp —液体的压力降,MPa。
作用在螺杆上的理论转矩M由下式确定:
(1-8)
式子中:e-偏心距 mm
z—螺杆的线数(或齿数)
Ts---衬套导程
式(1-8)的转矩引起从衬套齿边来的法向作用力Nen ,将它分解为啮合力的周向分量Fen和轴向分量Gen。轴向分量Gen 由下式计算:
(1-19)
式中β —在螺杆平均直径上螺旋线的斜角,
(1-10)
将式(1-8)的转矩Mt值和式(1-10) tgβ 值代入,得
式子中Tr----5182铝合金螺杆导程,mm。
那么,作用在螺杆上的总轴向力G 则为: