螺桿馬達結構特點和工作原理

2021-01-25

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螺桿馬達可能對于那些非專業人士來說，很少聽到過，但它卻是在石油鉆井行業起著至關重要作用的關鍵零部件。西迪技術股份有限公司對于螺桿馬達的生產，有著豐富的經驗和先進成熟的技術。今天，西迪小編就帶大家一起去了解下什么是螺桿馬達，它的結構特點和工作原理是什么。

螺桿馬達是一種容積式馬達，高壓鉆井液經帶有螺旋表面的轉子和定子形成的若干密封腔中，使轉子旋轉帶動鉆頭破碎巖石。螺桿馬達具有低速大扭矩的硬特性，過載能力強，易操作、結構較簡單，在小尺寸時能得到大的扭矩和功率，有橫向振動。

螺桿馬達主要由旁通閥、馬達、萬向軸和傳動軸等4個部件組成。

1．旁通閥總成。

旁通閥總成由閥芯、閥套、彈簧、閥口等零件組成。閥芯有兩個位置：開啟位置和關閉位置。旁通閥的開啟與關閉由鉆井液的流量控制。鑒于石油鉆井的惡劣環境，一般這些關鍵零件宜采用耐磨耐腐蝕的硬質合金材料制作。

正常鉆進時，鉆井液的壓力迫使閥芯向下運動，造成彈簧壓縮并關閉閥體上的通道。此時泥漿流經馬達，把壓力能轉換為機械能。

在起下鉆作業過程中，泥漿泵停泵或流量較小，鉆井液壓力消失，被壓縮的彈簧上舉閥芯，旁通閥開啟，將鉆柱內孔與環空連通。起鉆時，鉆柱內的泥漿經閥口流人環空，不會溢于井臺上。下鉆時，環空內的泥漿經閥口進入鉆柱，減少鉆柱內外的壓力差。

2．馬達總成。

螺桿馬達的馬達由定子和轉子兩個零件組成。定子是在鋼管內壁上壓注并黏結牢固的橡膠襯套。橡膠內孔是橫斷面為多頭圓形的螺旋孔。轉子是一根經過機械加工并經高硬度表面處理的螺桿，其上端是自由端，下端與萬向軸相連。

轉子和定子具有特殊的嚙合關系。這些嚙合點沿軸向形成螺旋密封線，形成一個一個的密封空腔。當具有一定能量的壓力液進入這些密封腔，并從馬達的一端流到另一端時，推動轉子在定子中轉動，將液壓能轉換為機械能。

轉子的轉速與馬達的輸入流量成正比，控制輸入流量，就可以控制螺桿馬達的輸出轉速。3．萬向軸總成。

萬向軸總成由殼體和萬向軸組成，萬向軸的上端連接馬達的轉子、下端連接傳動軸的導流水帽，其作用是將做行星運動的轉子和做定軸轉動的傳動軸連接起來，把馬達的輸出扭矩通過傳動軸傳遞到鉆頭上。萬向軸有瓣式萬向軸和撓軸等結構形式，撓軸是一根有一定柔度、上下兩端為鏈接螺紋的

萬向軸總成由殼體和萬向軸組成，萬向軸的上端連接馬達的轉子、下端連接傳動軸的導流水帽，其作用是將做行星運動的轉子和做定軸轉動的傳動軸連接起來，把馬達的輸出扭矩通過傳動軸傳遞到鉆頭上。萬向軸有瓣式萬向軸和撓軸等結構形式，撓軸是一根有一定柔度、上下兩端為連接螺紋的光軸。直螺桿馬達的萬向軸殼體無結構彎角，而彎螺桿馬達的萬向軸殼體有結構彎角。

4．傳動軸總成。

傳動軸總成由殼體、傳動軸、軸承組及輔助零件總裝組成。傳動軸的功能是將馬達的扭矩傳給鉆頭，同時要承受鉆進時地層作用于鉆頭的軸向力和徑向力，因此，其主要結構是一組軸承，螺桿馬達工作時，少量鉆井液從軸承間隙處通過，使軸承得到潤滑和冷卻。軸承的組合形式按水眼壓降可分為三類：①水眼壓降為3.5MPa，上、下軸承是推力球軸承，徑向軸承有硬質合金軸承(TC軸承)或橡膠軸承。

②水眼壓降為7MPa，上、下徑向軸承為硬質合金軸承，中間裝有一組推力球軸承，提高了傳動軸的承載能力和使用壽命。③水眼壓降為14MPa，上、下徑向軸承為CC合金軸承，中間裝有鑲嵌PDC復合片的平面推力摩擦軸承，具有更高的承載能力和使用壽命。

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