Удосконалення опори шпинделя вибійного двигуна та покращення умов її роботи

Abstract

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.

Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, выводов, списка использованных источников и приложений. Первый раздел посвящён анализу состояния исследований по рассматриваемому вопросу и анализу условий работы опоры забойного двигателя. Установлено, что основными причинами ограниченного ресурса работы опоры являются: отсутствие сепарации тел качения, неравномерность распределения осевой силы по рядам и телам качения, а также недостаточная эффективность виброзащиты опоры, малая изученность влияния нелинейностей на её динамические процессы в системе "долото-опора-двигатель". Обоснованы задачи исследований. Во втором разделе проведек анализ влияния нелинейности упругой характеристики тел качения осевой опоры на колебания остальных элементов буровой колонны Определён диапазон угловых скоростей вращения долота, при котором будет отсутствовать срыв амплитуды основных колебаний (зона стойкости). В третьем разделе проанализирована возможность виброзащиты опоры шпинделя как традиционным амортизатором оболочечного типа, так и усовершенствованным виброзащитным устройством. Усовершенствование достигнуто за счёт придания устройству возможности нелинейно самоизменять свою жёсткость и демпфировать в большей мере колебания при виброиеремещении подвижного элемента демпфера в направлении от долота. Приведена схема усовершенствованного на уровне патента Украины виброзащитного устройства. В четвёртом разделе разработаны вопросы научного обоснования усовершенствования конструкции опоры в направлении выравнивания передачи осевого усилия на тела качения и ряды, а силы предварительной затяжки - на элементы системы вала и корпуса, а также избежания взаимного скольжения тел качения. Равномерность передачи осевого усилия в ряду предлагается обеспечить модернизацией опоры за счёт использования подпятника Митчела, а по рядах - подбором материала соседних колец и усовершенствованного в данной работе гидравлического выравнивающего устройства Кожевникова С.Н. На основе проведенного анализа взаимодействия элементов опоры в непрямолинейной скважине избежание скольжения тел качения достигнуто за счёт использования в качестве сепаратора тела качения другого типа, например, сепарирующих роликов для опорных шариков. Приведены результаты экспериментальных исследований рациональной формы продольной образующей сепарирующего ролика показано, что разработанная по результатам диссертационных |овне патента Украины шарико-роликовая опора, по сравнению с традиционной позволяет уменьшить энергетические потери на порядок, количество рядов в 1.5-2 раза, а ресурс работы повысить в 3-4 раза.

The work is devoted to the problems of modification of bottom motor spindle bearing and improvement of its operation conditions by means of distribution uniformity of tightening force of shaft and frame subsystem elements, axial force on both roller bodies and rows, decreasing of row number increasing of resistance to vibration efficiency. There have been given the results of scientific validity of improvement of work conditions of bottom motor spindle bearing by creating on the patent level improved vibrorcsistant bearing devices and new roller ball bearing. The experimental search for rational form of longitudinal generatrix of separating roller has also been given. The influence of irregular tightening of shaft elements and frame bearing systems as well as vibrations on relaxation has been shown. Ground were given to the possibility of creating improved system for providing more regular tightening and axial force transmission on roller bodies using Mitchel’s axial bearing while on rows - by selecting mateial of bearing packet rings.