螺桿馬達(dá)被廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)勘探、石油鉆井、建筑管道施工和國防工程等領(lǐng)域的鉆進(jìn)作業(yè)中。螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子與定子間的接觸摩擦及液體漏失影響馬達(dá)的輸出功率,從而影響整個螺桿鉆具的鉆進(jìn)能力。目前工程中,大多數(shù)僅從經(jīng)驗公式來計算馬達(dá)效率,沒有考慮到轉(zhuǎn)子與定子的接觸狀態(tài)及馬達(dá)中液體運動狀態(tài),這種計算方式存在誤差,不能充分的貼近實際工況對螺桿馬達(dá)的輸出功率進(jìn)行準(zhǔn)確計算。本文從螺桿馬達(dá)工作原理及設(shè)計理論入手,在給定初始流量的條件下,建立了螺桿馬達(dá)接觸非線性模型,進(jìn)行了無鉆井液作用下馬達(dá)的非線性接觸動力學(xué)仿真分析,對比了不同過盈量和螺距下的多組工況,分析得出馬達(dá)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。將螺桿馬達(dá)固體結(jié)構(gòu)浸入井筒鉆井液中,建立螺桿馬達(dá)流固耦合計算模型,采用浸入邊界法及流固耦合分域方法進(jìn)行求解。在給定馬達(dá)螺距的前提下,通過改變過盈量、馬達(dá)流量等參數(shù),得到不同工況下馬達(dá)壓降、馬達(dá)等效應(yīng)力、接觸壓力、摩擦阻力矩及扭矩傳遞效率等結(jié)果,進(jìn)一步得出螺桿馬達(dá)的輸出功率。對比結(jié)果得出:馬達(dá)輸出功率隨過盈量的增大先增大后減小,且在過盈量為0.5mm處達(dá)到峰值,峰值大小為22.08kW,此過盈量下的馬達(dá)性能最佳;對性能最佳的馬達(dá)進(jìn)行流量影... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點摘要
第一章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第二章 單頭螺桿馬達(dá)工作原理與運動學(xué)分析
    2.1 螺桿馬達(dá)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理
        2.1.1 螺桿馬達(dá)組成
        2.1.2 螺桿馬達(dá)工作原理
    2.2 螺桿馬達(dá)運動及線型
    2.3 螺桿馬達(dá)的工作特性與幾何參數(shù)
        2.3.1 螺桿馬達(dá)工作特性
        2.3.2 螺桿馬達(dá)相關(guān)參數(shù)理論推導(dǎo)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子與定子接觸非線性動力學(xué)仿真
    3.1 螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子與定子非線性動力學(xué)有限元分析模型
        3.1.1 計算模型
        3.1.2 材料參數(shù)
        3.1.3 計算求解設(shè)定
    3.2 螺桿馬達(dá)非線性動力學(xué)有限元求解方法
    3.3 螺桿馬達(dá)接觸非線性計算結(jié)果與分析
        3.3.1 過盈量對螺桿馬達(dá)仿真結(jié)果的影響分析
        3.3.2 螺距對螺桿馬達(dá)仿真結(jié)果的影響規(guī)律
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于流固耦合的螺桿馬達(dá)動力學(xué)仿真
    4.1 螺桿馬達(dá)與鉆井液耦合動力學(xué)仿真
        4.1.1 網(wǎng)格模型
        4.1.2 流體域、固體域邊界
        4.1.3 計算參數(shù)
    4.2 螺桿馬達(dá)與鉆井液耦合動力學(xué)求解方法
        4.2.1 浸入邊界法
        4.2.2 流固耦合分域求解算法
    4.3 過盈量對螺桿馬達(dá)輸出功率的影響規(guī)律
    4.4 流量對螺桿馬達(dá)輸出功率的影響規(guī)律
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表文章目錄
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]材料及滾壓方式對等壁厚螺桿鉆具定子滾壓成形的影響[J]. 祝效華,紀(jì)文,刁飛,李鵬.  塑性工程學(xué)報. 2018(03)
[2]諧壁厚螺桿鉆具橡膠襯套線型設(shè)計與仿真分析[J]. 童華,陳國銀,祝效華.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2018(02)
[3]螺桿鉆具傳動軸受力分析[J]. 劉海軍.  信息記錄材料. 2017(12)
[4]基于熱老化實驗的螺桿馬達(dá)定子橡膠本構(gòu)模型研究[J]. 祝效華,王鵬飛,石昌帥.  計算力學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[5]螺桿馬達(dá)線型仿真計算及實現(xiàn)[J]. 張強,張帆,饒巖巖,張鵬飛.  機械研究與應(yīng)用. 2017(01)
[6]螺桿鉆具定轉(zhuǎn)子熱力耦合行為[J]. 祝效華,遲博.  石油學(xué)報. 2016(08)
[7]不同高溫漿體中螺桿鉆具定子襯套的摩擦規(guī)律[J]. 韓傳軍,鄭繼鵬,張杰,陳飛.  中國機械工程. 2016(14)
[8]螺桿鉆具定子襯膠工藝對橡膠與金屬粘合強度的影響[J]. 李濤,辛振祥.  橡膠工業(yè). 2015(08)
[9]多頭螺桿鉆具等壁厚定子襯套的性能分析[J]. 王可,董祉序,梁利,孫興偉.  機床與液壓. 2015(13)
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博士論文
[1]螺桿鉆具金屬定子襯套線型設(shè)計及液壓成形方法研究[D]. 石昌帥.西南石油大學(xué) 2014

碩士論文
[1]單螺桿鉆具運動及嚙合動力特性研究[D]. 郭欽元.沈陽工業(yè)大學(xué) 2018
[2]螺桿鉆具的流固耦合計算和模態(tài)分析[D]. 孫長峰.貴州師范大學(xué) 2017
[3]螺桿鉆具馬達(dá)線型優(yōu)化設(shè)計方法的研究[D]. 趙娜.沈陽工業(yè)大學(xué) 2016
[4]螺桿鉆具在朝86區(qū)塊定向井中的性能分析與應(yīng)用研究[D]. 肖磊.東北石油大學(xué) 2013
[5]空氣螺桿鉆具螺桿襯套副設(shè)計研究[D]. 張葆.中國石油大學(xué) 2008
[6]螺桿鉆具輸出性能分析與現(xiàn)場應(yīng)用研究[D]. 許斌.西南石油大學(xué) 2007



本文編號：3727944