Скорости вращения шнека

Определеине критичской и эксплуатационной

Выдача буровой мелочи шнеком из вертикальной скважины возможна только в том случае, если скорость вращения шнека выше критической. В этом случае скорость вращения, какой либо элементарной частицы весом G вокруг оси шнека будет меньше чем скорость вращения шнека.

Рассмотрим схему сил, действующих на элементарную частицу, находящуюся на поверхности шнека.

Во вращательное движение вместе со шнеком частицу увлекает сила: (1) где G – вес частички, Н f1 – коэффициент трения породы о сталь, α – угол подъема винтовой линии шнека, град. Препятствует вращению сила трения частички породы о стенки скважины. Т1=f2·A (2) f2 – коэффициент трения породы о породу; А - центробежная сила, действующая на частицу, Н

Центробежная сила А равна:

(3)

g =9.81м/сек² – ускорение свободного падения;

a – центробежное ускорение, рад/сек²;

ω – угловая скорость вращения шнека, рад/сек;

R – радиус скважины, м;

n – скорость вращения шнека, об/мин.

Критической называется скорость вращения шнека при которой силы Т и Т₁ равны

Тогда из формул (1– 3):

(4)

Откуда критическая скорость вращения шнека будет равна:

(5)

Мы получили формулу для упрощенной схемы работы шнека. В реальных условиях в скважине находится большое количество частичек породы, которые вращаются по различным радиусам.

Не учитывается так же вибрация шнека, разрывы спирали шнека, подвод породы и другие факторы.

При критической скорости вращения шнека частицы породы вращаются вместе со шнеком и не перемещаются вверх. Процесс движения материала будет иметь место при n>n_kp.

Производительность шнека может быть определена по формуле:

(6)

К – коэффициент, учитывающий снижение производительности из-за просыпания породы в зазор между шнеком и стенкой скважины;

D,d – диаметр шнека и вала, м;

S – шаг шнека, м;

ψ – коэффициент заполнения шнека;

n – скорость вращения шнека.

Объем породы разрушаемый коронкой равен:

(7)

К_р – коэффициент разрыхления породы;

v_max – максимальная скорость бурения, на которую рассчитан станок.

Для того чтобы шнек смог выдавливать всю разрушенную породу при бурении необходимо выполнение условия V=V₁

В этом случае требуемая скорость вращения шнека будет равна:

(8)

обычно n =2-4 с^-1=120-240мин^-1

Момент, необходимый для вращения шнека:

(9)

К₁ =1,5-2 коэффициент, учитывающий трение шнека о стенки скважины;

G ₁ – вес породы, находящейся на лопастях шнека, кгс;

ρ – угол трения.

Если выразить через длину шнека, объемный вес породы и свободное сечение шнека получим:

(10)

тогда

Н – максимальная глубина бурения, м;

γ – объемный вес разрушенной породы.

Мощность расходуемая на вращение шнека:

(11)

Если подставить в формулу значения для М и ω,то получим:

(12)

Дата добавления: 2014-10-17