Воробйов Вадим Миколайович. Удосконалення опори шпинделя вибійного двигуна та покращання умов її роботи

Краткое описание

Воробйов Вадим Миколайович. Удосконалення опори шпинделя вибійного двигуна та покращання умов її роботи: Дис... канд. техн. наук: 05.05.12 / Івано-Франківський національний технічний ун-т нафти і газу. - Івано-Франківськ, 2002. - 135 арк. , табл. - Бібліогр.: арк. 114-124.

Воробйов В.М. Удосконалення опори шпинделя вибійного двигуна та покращання умов її роботи”. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.12 машини нафтової і газової промисловості. Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу. Івано-Франківськ, 2002.
Робота присвячена питанням удосконалення опори шпинделя вибійного двигуна та покращання умов її роботи шляхом збільшення рівномірності розподілу сили затяжки елементів підсистем вала та корпуса, осьового зусилля як по тілах кочення, так і по рядах, зменшення числа рядів та підвищення ефективності віброзахисту. Наведені результати: наукового обгрунтування покращання умов роботи опори шпинделя вибійного двигуна створенням на рівні патентів вдосконаленого віброзахисного пристрою опори та нової кульково-роликової опори; експериментального пошуку раціональної форми повздовжньої твірної сепаруючого ролика. Показано вплив як нерівномірної затяжки елементів систем вала та корпуса опори, так і вібрації на розслаблення. Обгрунтовано можливість створення вдосконаленої системи забезпечення більш рівномірної затяжки та передачі осьового зусилля на тіла кочення за рахунок використання підп’ятника Мітчела, а по рядах за рахунок підбору матеріалів сусідніх кілець пакету підшипників.

В результаті проведених досліджень науково обгрунтовані шляхи подальшого вдосконалення осьової опори кочення вала шпинделя турбоббура та умов її роботи.
1. Вперше змодельовано та проаналізовано вплив півкубічної пружної характеристики опори на підсистему долото-опора шпінделя турбобура-турбобур”. При цьому встановлено, що насипна опора має від 229 до 1848 надлишкових в’язей, тому доцільним є моделювання опори зведеною ланкою та зведеним зв’язком; залежність зведеного коефіцієнту жорсткості опори від навантаження має м’яку нелінійну характеристику; нелінійна пружна характеристика опори насипного типу обмежує стійкій режим експлуатаційної швидкості обертання вала шпінделя турбобура, який визначається з системи рівнянь (3).
2. Оцінено ефективність віброзахисту опори за допомогою амортизатора оболонкового типу, синтезовано та якісно проаналізовано вдосконалений віброізолятор. При цьому встановлено, що віброзахисний пристрій буде ефективним, якщо експлуатаційна швидкість обертання вала шпінделя турбобура буде задовільняти нерівності; віброзахисний пристрій типу АОТ спроможний дещо розширити зону стійкості гармонійних коливань у порівнянні з коливаннями кулькоопори без АОТ, але він малоефективний щодо повернення частки коливної енергії долоту для підвищення ефективності руйнування породи долотом; миттєва потужність коливань, що передається від долота, являє собою косинусоїдну функцію, яка змінюється з частотою, в два рази більшою за частоту коливань; у віброізоляторі несиметричного типу досягається збільшення абсолютної величини від’ємного значення змінної частини потужності за рахунок відповідного перерозподілу співвідношення амплітудиі кута zізсуву фази при збереженні забезпечення зони стійкості, яку дає пристрій типу АОТ, а також забезпечується саморегулювання власних параметрів пристрою під зміну амплітуди коливань у певних межах; незалежний натяг пакетів кілець насипної опори окремо для вала та корпуса призводить до нерівномірності передачі зусиль на пакети, перевантаженості нижнього ряду кульок і до формування небажаного режиму роботи внутрішнього напрямного кільця.
3. Вдосконалений метод вирівнювання передачі осьового зусилля на кожний з рядів опори за рахунок відповідного підбору матеріалів сусідніх дистанційних кілець опори при збереженні рівності їх діаметрів і висот. Це дозволяє зменшити кількість рядів опори та зберегти герметизацію опори.
4. Проведені теоретичні обгрунтування та вперше розроблена схема опори із сепарацією тіл кочення тілами кочення із забезпеченням їх перекочування та зменшенням енергетичних витрат на тертя, що відкриває перспективи зниження числа обертів вала турбобура. Застосування її можливе як для осьової, так і для середньої опори. При цьому встановлено, що доцільне застосування еліптичної з двоточковим торканням форми фасонної твірної ролика в комбінованому кульково-роликовому підшипнику; з метою підвищення ресурсу роботи опори та зменшення контактних напруг в парі кулька-ролик” розробленої кульково-роликової опори потрібно вибирати в точках контакту співвідношення між радіусом повздовжньої твірної та радіусом кульки рівне 1,1, а форму фасонної частини ролика - еліптичною з контактом в двох точках.
5. Для зменшення кількості рядів опори потрібно використати або кульково-роликову опору, в якій конічний ролик є опорним, або послідовно з’єднаний підп’ятник Мітчела. Вони здатні зменшити в 5-8 разів енергетичні втрати на тертя та в 2-7 разів кількість рядів.