Гидромеханическое поведение и усталостная выносливость секции рабочих органов винтового забойного двигателя

• Автор: Осипов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ГЛАВА 1. КРАЕВАЯ ЗАДАЧА МЕХАНИКИ ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА
1.1 Основные уравнения структурной механики
1.2 Структурные напряжения и деформации в элементах конструкции
1.3 Теория больших деформаций
1.4 Высокоэластичность
1.5 Контактные задачи теории упругости
1.6 Усталостное поведение высокоэластичного материала
1.7 Процесс усадки высокоэластичного материала
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ЗАДАЧИ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ВИНТОВОГО ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1 Испытание резины ИРП 1226 на разрыв
2.2 Определение условно - равновесного модуля
2.3 Релаксационные свойства резины ИРП 1226
2.4 Динамические характеристики резины ИРП 1226
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЕКЦИИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ВИНТОВОГО ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ
3.1 Решение тестовых задач
3.2 Решение контактной задачи взаимодействия секции рабочих органов винтового забойного двигателя
3.3 Численное моделирование процесса усадки резиновой обкладки статоров винтовых забойных двигателей после вулканизации
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Протоколы испытаний резины ИРП-1226
Протокол испытания на определение упругопрочностных свойств резины ИРП 1226
Протокол испытания на определение условно-равновесного модуля резины ИРП 1226
Протокол испытания на определение релаксационных свойств резины ИРП 1226
Протокол динамических испытаний образцов резины ИРП 1226
ПРИЛОЖЕНИЕ
Акт внедрения результатов работы.

Винтовые забойные двигатели, разработанные ВНИИБТ, широко используются при низкооборотном бурении скважин [1 1, 13, 25, 26]. Очевидны преимущества винтового забойного двигателя: небольшие осевые размеры и масса; небольшой перепад давления; простота ремонта; возможность получения необходимых рабочих характеристик двигателя путем замены рабочих органов [44].
Несмотря на многообразие типоразмеров винтовых двигателей, их рабочие органы имеют общие особенности [83, 79, 82, 47, 78, 77, 76, 80, 81]:
Рабочие органы выполняются по одной кинематической схеме: неподвижный статор и находящийся внутри него планетарно движущийся ротор.
Рис. 1. Секция рабочих органов винтового забойного двигателя: 1 — обкладка статора; 2 - ротор; 3 - остов статора.
Направление винтовой поверхности рабочих органов - левое, что обеспечивает заворачивание реактивным моментом корпусных резьб винтового забойного двигателя и резьб бурильных труб.
В зависимости от заданных характеристик двигателя рабочие органы выполняются как с однозаходным, так и с многозаходным ротором.
Роторы изготавливаются из коррозионно-стойкой или легированной стали с износостойким покрытием, а обкладка статора - из эластомера

гидростатическим нагружением идентичными являются следующие модели нагружения (см. рисунок 7):
1. Одноосное растяжение и двуосное сжатие.
2. Одноосное сжатие и двуосное растяжение.
3. Растяжение в плоскости и плоское сжатие.
Проведенные опыты на нескольких моделях показали, что существует только три независимых деформационных состояния требующих проведение эксперимента.
Далее опишем соотношения напряженных состояний для каждой независимо испытуемой модели. В проводимом анализе система координат совпадает с главными направлениями деформирования. Тензор деформации Коши-Грина может быть записан в матричном виде:

[С]
% о о'
о о о о А?
(1.85)
где А; — 1 + е,- главные относительные удлинения в 1-м направлении; £,• - главные значения тензора деформации в ьм направлении.
Главные инварианты Су (1.76) - (1.78) в этом случае запишутся как:
//—А/ + А/ + Аз I
(1.86)
1г~А/ А/+ X] Аз + А2 X/ ;
(1.87)
1з~Х/2 Х22 Хз2-
(1.88)