 |  | ||||||||
 УДК Стендовые испытания гидросъемника высокого давления
Представлен стенд, описаны испытания по определению зависимостей, характеризующих режимы работы и позволяющие обосновать рациональные параметры гидросъемника. Проанализированы результаты стендовых испытаний гидросъемника и установлены зависимости потери мощности на трение от возрастающего давления. В настоящее время в горной промышленности большое внимание уделяется развитию технических средств и технологий разрушения породного массива, повышающих эффективность и безопасность производства горных работ. Одной из таких перспективных технологий является технология, использующая в качестве породоразрушающего инструмента высокоскоростные струи воды совместно с механическим инструментом. При этом задача подачи воды под высоким давлением в буровую колонну осуществляется с помощью гидросъемника. Гидросъемник предназначен для передачи высоконапорной воды от питающего трубопровода внутрь вращающейся буровой колонны при бурении горных пород [1]. Одним из недостатков гидросъемника, является относительно невысокий ресурс работы, узла передающего водоцементную суспензию под значительным давлением во вращающуюся буровую колонну. Возникающее трение внутри гидросъемника, является определяющим фактором теплообразования и, следовательно нагрев уплотняющих элементов гидросъемника высокого давления, что приводит к значительному износу комплекта оборудования [2, 3]. Для определения зависимостей характеризующих режимы работы и оптимальных параметров работы гидросъемника, был разработан стенд и произведены динамические испытания. В качестве объекта испытаний был выбран гидросъемник ГИС, изготовленный ООО "БЕЛРА-Центр" по заказу фирмы Geo&Sea . Стенд для испытаний гидросъемника представляет собой конструкцию, размещенную на массивной сварной раме и состоящую из электродвигателя, соединенного посредством кулачковой муфты с трехступенчатым редуктором, выходной вал которого через цепную муфту и промежуточный вал соединен с входным фланцем гидросъемника (рис. 1).
Гидросъемник установлен на опоре, при этом его корпус жестко зафиксирован относительно рамы стенда. На выходном фланце гидросъемника закреплено стальное кольцо, на внешней поверхности которого навариваются профилированные кулачки. Кольцо опирается на роликовую опору, установленную на кронштейне, закрепленном на фундаменте. В процессе работы стенда обеспечивается вращение выходного вала гидросъемника с частотой 15 об/мин, что соответствует рабочей частоте при бурении. Для имитации динамической нагрузки рама стенда помещается на шарнирную опору, размещенную в непосредственной близости от центра масс стенда на расстоянии l таким образом, чтобы выходной фланец гидросъемника с кольцом опирался на роликовые опоры с возможностью вертикального перемещения вокруг оси шарнира (см. рис. 1). При вращении поверхность кольца взаимодействует с подшипниковой опорой и при прохождении кулачка происходит моделирование боковых колебаний оси гидросъемника под действием радиальной нагрузки. Роль радиальной нагрузки выполняет вес стенда относительно шарнира. Вода к гидросъемнику подается под давлением по гибкому рукаву. В ходе испытаний был произведен контроль тока в цепи электродвигателя и температуры рабочей жидкости в гидросъемнике с помощью электрического термометра. На рис. 2 представлены результаты замеров силы тока от возрастающего давления в гидросъемнике.
Значение потери мощности Nr, расходуемое на преодоление возникающих нагрузок определяются по формуле
где U - напряжение, равное 380 В; I0 - сила тока при холостом ходе, А; Iр - сила тока при максимальном рабочем давлении, А. При аппроксимации результатов замеров с помощью прикладной программы Microsoft Office Excel была получена расчетная формула для определения потери мощности от повышающегося давления внутри гидросъемника
где Р - давление. Индекс корреляции для данного выражения составил R = 0,91, что подтверждает адекватность аппроксимации данных. Анализ результатов экспериментальных исследований позволяет охарактеризовать возникающие потери мощности на трение от давления, что в свою очередь позволяет оценить режимы работы и определить рациональные параметры уплотняющих элементов гидросъемника высокого давления. Библиографический список
| |||||||||
 |  |
