Асинхронный электромеханический преобразователь возвратно-вращательного движения для динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле

• Автор: Соловьев, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Глава.1. Анализ существующих электромеханических систем
1.1. История развития электрического бурения
1.2. Принципы построения электроприводов колебательного движения
1.3. Буровые электромеханические снаряды на грузонесущем кабеле
1.4. Режимы работы породоразрушающего инструмента
1.5. Особенности технологии бурения электробурами
1.6. Современное состояние электробурения
1.7. Асинхронные двигатели со специальным ротором
1.8. Погружной электродвигатель
1.9. Вентильный двигатель
* 1.10. Аспекты морского бурения
1.11. Пескопроявление
1.12. Цели и задачи исследования
Выводы к главе
Глава 2. Теоретические исследования электромеханического преобразователя
2.1. Конструктивная и расчетная динамические схемы бурового снаряда с электромеханическим преобразователем возвратновращательного действия
2.2. Математическая модель электромеханического преобразователя
2.3. Разомкнутая система со статическим модулем жесткости
2.4. Замкнутая система со статическим модулем жесткости
2.5. Методика определения основных параметров динамически уравновешенного бурового снаряда
# 2.6. Пример расчета основных параметров динамически
уравновешенного бурового снаряда
2.7. Реализация знакопеременного момента на валу двигателя
Выводы к главе
Глава.З. Имитационное моделирование процессов в асинхронном электромеханическом преобразователе
3.1. Моделирование вынужденных колебаний в механической
системе с комбинацией сухого трения с вязким трением
3.2. Имитационное моделирование механических
колебаний с разомкнутой системой управления
3.3. Имитационное моделирование механических
колебаний с замкнутой системой управления
3.4. Имитационная модель с учетом электромагнитных процессов
3.5. Результаты анализа при питании асинхронного
электромеханического преобразователя от преобразователя частоты
3.6. Результаты анализа при питании асинхронного
электромеханического преобразователя от блока реверса
Выводы к главе
Глава.4. Лабораторно-экспериментальные исследования асинхронного электромеханического преобразователя
4.1. Экспериментальная установка
4.2. Конструкция лабораторной установки асинхронного электромеханического преобразователя
4.3. Определение момента инерции
4.4. Исследование режимов работы электромеханического преобразователя на физической модели
Выводы к главе
Заключение
Список использованной литературы
Повышение эффективности ряда поисковых, разведочных и вспомогательных буровых работ может быть достигнуто применением буровых снарядов на грузонесущем кабеле. Буровые установки при этом обладают высокой мобильностью, малой металлоемкостью и не требуют применения наземных систем циркуляции промывочных жидкостей.
К указанным работам можно отнести: бурение скважин в ледниковых отложениях в отдаленных областях Земли (Антарктида, Арктика, и т.д.), взятие проб грунтов со дна Мирового океана на больших глубинах, алмазное бурение с предельно допустимыми линейными средними скоростями движения породоразрушающего инструмента, очистка призабойных интервалов эксплуатационных нефтяных и газовых скважин в продуктивных пластах, склонных к пескопроявлению.
Работы по созданию колонковых буровых снарядов на грузонесущем кабеле проводились в СССР, России, США, Дании, Франции, Японии.
Наивысшие результаты, занесенные в Книгу рекордов Гиннеса, получены при бурении ледниковых отложений в Антарктиде (3623 м) электромеханическим буровым снарядом на грузонесущем кабеле, разработанным и изготовленном в России (Санкт-Петербургский Государственный горный институт).
Все известные электромеханические буровые снаряды включают в себя электродвигатель, редуктор, колонковую трубу, шламосборник, циркуляционный насос и распорное устройство для компенсации реактивного момента породоразрушающего инструмента (коронки). Одним из перспективных направлений совершенствования электромеханического бурового снаряда на грузонесущем кабеле может явится разработка безредукторного динамически уравновешенного бурового снаряда. Современное состояние силовой преобразовательной техники и систем управления позволяет создать электромеханический преобразователь на основе

^ Для дальнейшего исследования необходимо координату ср2 выразить
через (р=(рг-(р1.
Известно, что при крутильных колебаниях двухмассовой системы (рис. 2.1.6) на собственной частоте концевые массы все время перемещаются в противоположных направлениях. Из этого следует, что существует промежуточное сечение вала, которое в процессе колебаний остается неподвижным и которое называют узловым поперечным сечением. Положение этого сечения (рис. 2.1.6, сечение А-А) может быть определено из условия равенства периодов колебаний масс J1 и на участках вала а и Ъ, то есть:
J| _ /У2 . £г
И ' Г ' <2Л9>
С1 V С2 С1
где с/ и с2 - коэффициенты жесткости участков вала а и Ъ соответственно.
Коэффициент жесткости, равный крутящему моменту, вызывающему угол закручивания в один радиан, определяется выражением:
^А° го от
с = , (2.20)
32-
где с/ - диаметр торсиона; б - модуль сдвига; / - длина торсиона.
Из (2.19) и (2.20) следует

м* а так как а+Ь=1, получим а-1-Ь,
1± = ±.,а = Л^.,Ь = -!±-.(2.21)
Ъ У, Jl+J2 JI + J2
При действии на массы JI и ,/2 разнонаправленных моментов МХ=М2=М углы поворотов этих масс относительно сечения А-А определяются соотношениями
ера <д/2
-<р