考虑压力与温度影响的螺杆马达过盈量设计方法

螺杆马达是螺杆钻具的动力源,其定子与转子之间过盈量的合理设计对马达工作性能和使用寿命至关重要。首先,建立了螺杆马达定子与转子的二维啮合有限元模型,并分析了工作压力和井下温度对定子廓形的影响。然后,基于密封性能评价准则,对不同过盈量下定子与转子的接触应力进行计算,并提出定子大、小径处采用不同过盈量的非均匀过盈量设计方法。最后,以螺杆马达转子为基准,设计了考虑压力与温度影响的定子廓线,在理论上实现了定子与转子之间的有效密封和良好接触。螺杆钻具整机台架试验结果表明：相较于传统的过盈量设计方法,考虑压力和温度影响的非均匀过盈量设计方法可使螺杆马达具有更高的效率。研究结果可为螺杆马达过盈量及其余参数的设计提供一定参考。     

类圆弧线型螺杆马达的设计与研究

螺杆马达是螺杆钻具的动力总成，其截面线型直接影响自身的各项工作性能。良好的工作性能是螺杆马达的设计目标。为获得工作性能良好的螺杆马达，首先，根据螺杆马达的工作原理和结构特点，提出了其效率、密封腔可靠性和稳定性的评价准则。然后，通过建立螺杆马达流固耦合三维有限元模型，基于显式非线性瞬态动力学方法分析了短幅内摆线螺杆马达密封腔接触带的接触力在不同负载工况下的变化情况。最后，基于螺杆马达效率的评价准则，针对影响短幅内摆线螺杆马达效率的关键因素，设计了一种类圆弧线型螺杆马达，并通过数值模拟和实验证明了该螺杆马达具有较好的工作性能。结果表明：在相同的负载工况下，相较于短幅内摆线螺杆马达，类圆弧线型螺杆马达密封腔的稳定性和可靠性更好，且在较高负载工况下具有更好的工作性能。研究结果为后续高性能螺杆马达的线型设计奠定了基础。