Расчет параметров шпинельного вращателя

Пример 12.19. Рассчитать частоты вращения шпиндельного вращателя для станка колонкового бурения при следующих условиях: глубина скважины 800м; глубина спуска обсадных труб (в м): диаметром 127/117-50; диаметром 89/79-90; диаметром 73/63-175; типоразмер бурильных труб ССК-59; диаметр коронки (в мм) 59/35; осевая нагрузка (в кН) 16 кН; мощность двигателя станка 30 кВт; максимальная частота вращения бурового снаряда номинальной длины n_в=726 мин^-1.

Решение. Для заданной конструкции скважины, бурение на указанных интервалах предусматривается осуществлять, в интервале 0-50м - лопастным долотом диаметром 132мм; 50-90м - лопастным долотом диаметром 93мм; 90-175м - шарошечным долотом диаметром 76мм и в интервале 175-800м алмазной коронкой диаметром 59 мм.

Примем для лопастных долот в интервалах 0-50м и 50-90м, ω_min=0,6 м/с; для шарошечного долота в интервале 90-175м, ω_min=0,4 м/с и для алмазной коронки ω_min=0,5 м/с.

Тогда по формуле (12.103)

0-50, n_min=60 0,6/(3,14·0,132)=87 мин-1;
50-90, n_min=600,6/(3,14·0,093)=123 мин-1;
90-175, n_min=60-0,4/(3,14·0,076)= 100 мин-1;
175-800,n_min=60-0,5/(3,14·0,059)=126 мин-1.

Выбираем n_min=87 мин-1.

Для определения максимальной частоты вращения по формуле (12.104) примем следующие значения ω_max:

в интервалах 0-50м и 50-90м, ω_max=1,5 м/с; в интервале 90-175м, ω_max=1.6 м/с и в интервале 175-800м (бурение алмазной коронкой), ω_max=4 м/с.

Тогда:

0-50, n_max=60-1,5/(3,14·0,132)=217 мин-1;
50-90, n_max=1,5/(3,14·0,093)=308 мин-1;
90-175, n_max=60 1,6/(3,14·0,076)=402 мин-1;
175-800, n_max=60-4/(3,14·0,059)=1294 мин-1.

С учетом технических возможностей бурового станка СКБ-5 принимаем n_max=1500 мин-1.

По формуле (12.105) находим:

n_max(э)=726(1+1,6·( 13,58/30)^1,7)= 1028 мин-1

Так как n_max=1294>n_max(э)=1028, принимаем n_max(э)=1028 мин-1. Примем число передач К=8.

Каждая из ступеней согласно уравнению (12.106): q=1,423

Тогда: n₁=87 мин-1; n₂=87·1,423= 124 мин-1; n₃= 124·1,423=176 мин-1: n₄= 176· 1,423=250 мин-1; n₅=250·1,423=356 мин-1; n₆=356·1,423=507 мин-1; n₇=507·1,423=721 мин-1; n₈=721·1,423=1026 мин-1.

Пример 12.20. Определить окружное, осевое и полное усилие, передаваемые ведущей трубе для следующих условий: глубина скважины 800м.; бурильные трубы ССК-59 (наружный диаметр 55мм., масса 1м, труб - 5,94 кг/м); диаметр коронки 59/35 мм; промывочная жидкость -вода, не обладающая смазочными свойствами; осевая нагрузка на коронку P_а.к = 15 кН; мощность приводного двигателя N_дв=45 кВт; зажимной патрон имеет два кулачка с твердосплавными вставками, α=10°; потери мощности в станке N_ст=7,56 кВт; частота вращения бурового снаряда n=766 мин-1.

Решение. Максимальное значение M_кр по формуле (12.113)

Здесь ω=3,14·766/30=80,2 с-1

По формуле (12.111)

Р_о=2·466,8/0,055=15,8 кН.

Согласно выражению (12.112)

 Р_п=43,12-15=28,12 кН.

Здесь вес бурового снаряда 

По формуле (12.110)  

Сила прижатия кулачков по формуле (12.108)     

По уравнению (12.107), приняв ƒ=0,10