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物理滾圓法

發布時間: 2021-08-09 06:14:52

物理滾圓法測量曲線長度

測量的時候要非常小心:滾圓工具與曲線的接觸點必須是點對線的接觸(比如硬幣對曲線就不是點對線接觸而是線對線),或者雖然是線對線,但工具的與曲線接觸處的「線」可以忽略不計(比如上面朋友提到的曲線長度遠大於滾圓工具的直徑)。這是因為滾圓的時候,如果是線接觸,那麼就有了內接觸點與外接觸點的半徑差,包括經常在內徑和外徑之間擺動,這就造成了誤差。
這幾天知道提問里經常出現曲線測量問題,是用硬幣滾圓的方法,這大概是學校里的物理題目吧?
那麼按你說的情況,可能就是在用硬幣滾圓的時候經常在硬幣的內邊角和外邊角之間擺動,造成其實際滾動半徑大於硬幣的中徑(即硬幣真實直徑),由此實際滾過的距離就大。

② 日常生活中能證明地球是球形的證據... 急急急急急、、、

從原地出發一直往前走,總有一天你會回到原點,證明地球是圓的。

③ 測量地圖上一段鐵路線的長度,不可採用的方法是 A.滾圓法 B.累積法 C.以直代曲 D.化曲為直

B累積法是在稱微小物質的質量時用的

④ 為什麼要面團分割滾圓

不知道你是不是說做麵包,如果是麵包那就看看3和4條
(1)面團的攪拌:
面團的攪拌主要是麵粉等乾性物質得到完全的水化,加速麵筋的形成的過程,有四個階段:
①水化物質和水性物質充分混合所形成的粗糙的且粘濕的面團,整個面團不成型,無彈性,面團粗糙。
②成團階段(又稱面團捲起階段)面團中的麵筋開邕形成,麵粉中的蛋白質充分的吸水膨脹,由於面盤的形成,已形成面團,這時麵包已不再粘連攪拌缸的缸壁,用手觸摸面團時仍然會粘手,沒有彈性,且延伸性也不好。
③麵粉充分形成階段,(也叫麵筋擴展階段)
隨著繼續攪拌,面團逐漸變軟,面團表面逐漸乾燥而有彈性,且表面有光澤,有延伸性,但面團用手拉時易斷。
④面團攪拌成熟階段(又叫麵筋完成階段)
這時面團很快變的柔軟,不易粘手,有良好的延展性和彈性。表面乾燥而有光澤,用手拉麵團能拉成薄片且拉破的口邊整齊(不顯鋸齒狀)
(2)基礎醒發:
基礎醒發是麵包整個工藝中最重要的一環,面團在基礎醒發的過程中,麵筋得到充分的氧化(面團在攪拌時其實也是一個充氧的過程)面團的延伸性更好,面團的發酵是一個復雜的生化反應的過程,糖類物質被分解轉化。所轉化的葡萄糖和果糖與蛋白質會發生美拉德反應而產生麥香味。基礎發酵對麵包的作用很大,如:對麵包的保鮮期,麵包的口感,柔軟度和形狀等等,都會產生很大的影響。基礎醒發的理想的溫度為27℃,相對濕度為75%,時間最少也要30分鍾以上。
(3)分割:
就是通過稱量把大面團分割成所需要重量的小面團。
(4)滾圓(搓圓)
分割後的面團不能立即成型,必須要搓圓,通過搓圓使面團外表形成一層光滑表皮。利於保留新的氣體,而使面團膨脹。光滑的表皮還有利於以後在成型時面團的表面不會被粘連,使成品的麵包表皮光滑,內部組織也會較均勻。搓圓時盡可能不用麵粉,以免麵包內部出現大空洞,搓圓時用力要均勻。
(5)中間醒發:
中間醒發就是指通過搓圓後的面團到盛開之間的這段時間,一般在15~20分鍾。具體要看當時氣溫和面團鬆弛的狀態,看面團的狀態顯示是適合所做麵包的成型要求。中間醒發的目的是為了使面團產生新的氣體恢復面團的柔軟性和延伸性,便於面團產生新的氣體恢復面團的柔軟性和延伸性便於成型,中間醒發可以在室內進行也可在暖房裡進行,如在室內進行要注意不要便棒表面結皮,如果在暖房裡進行也要防止醒發箱濕度太大,而使面團表面發粘,中間醒發的相對濕度是70%~75%,溫度為27~29℃。
(6)成型:
成型也叫整形,就是把經過中間醒發後的面團做在產品要求的形狀。一般主食麵包的整形比較簡單,有整形機就方便了。用手工操作,通過二次擀開捲起後放入模具壓實就可以了。花色麵包的成型就比較復雜了。這里就沒法一一述說了。
(7)最後醒發:
最後醒發就是把成型好的面團放入暖房,使面團中的安琪酵母重新產生氣體使面團體積增大,最後醒發的溫度為35~38℃。相對濕度是為80~85%,如果溫度過高面團內外的溫差較大,使面團醒發不均勻,會引起內部組織不好。過高的溫度還會使面團的表皮的水分蒸發過多,過快面是造成表面結皮,成品表皮會很厚。溫度如超過40℃,還會使麵包產生酸味,只是因為乳酸最佳的繁殖溫度是40~45℃,如果在這溫度下醒發,乳酸菌會迅速殖而使麵包變酸。溫度過低則醒發過慢,時間較長,還會便產品扁平。醒發時要注意,不要使麵包的醒發過度,醒發過度的麵包內部組織粗糙,形狀不飽滿等,其實麵包的烘烤:體積並不是越大越好。一般醒發到成品體積的80~90%。有些產品醒發到70%就可以了。安琪高活性乾酵母活力高、發酵速度快,市場佔有率最高。
(8)烘烤:
烘烤是把面團變成成品的一個過程,整個過程很復雜。在這個過程 中,生物活動被制止;微生物和酶被破壞,澱粉充分的糊化;同時糖類物質及蛋白質發生美拉反德反應而產品香味及色澤。麵包烘烤綜合了物理,生物化學,微生物學反應的變化,是個相當復雜的過程。
(9)麵包的冷卻和包裝:
麵包冷卻不可少,因為麵包剛出爐時表皮乾脆而內心柔軟,還要讓其在常溫下自然散熱。如果用電風扇直接的吹,會使麵包表皮的溫度急速下降,面內部的水分不能自然排出,水分就會迴流而使底部含水量不定期度,最終會合麵包粘牙及保質期變短(底部發霉)。當麵包充分冷卻後就要及時進行包裝。一是為了衛生避免在運輸、儲存和銷售過程中受到污染;二是可以防止麵包的水分過分損失,防止麵包老化,合麵包保鮮期延長。三是美觀漂亮的包裝也能增加消費者的食慾。
(10)製作過程:攪拌、發酵、分割、滾圓、中間醒發、整形、醒發、烘烤、冷卻、包裝。

⑤ 物理題 轉動

⑥ 求高中物理滾圓法!!!

滾圓法是社么。。。

⑦ 螺桿鑽具技術方案研究

3.1.1 超深井螺桿鑽具性能參數優化方案研究

常規螺桿鑽具的性能參數對鑽進至關重要。同樣,超深井螺桿鑽具的性能參數關繫到超深井的鑽井成本甚至超深井的鑽井成敗。借鑒常規螺桿鑽具的性能參數方程,得到超深井條件下的超深井螺桿鑽具的性能參數方程如下:

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

以上式中:AG為過流面積,mm2;q為每轉排量,mm3/r;M為螺桿馬達的理論輸出扭矩,N·m;n為螺桿馬達輸出轉速,r/s;G為轉子所產生的軸向合力,N;Fg為轉子轉動時產生的離心力,N;vmax為轉子與定子間的最大滑動速度,mm/s;Ls為定轉子密封線總長度,mm;N為轉子頭數;E為轉子偏心距,mm;ru為等距半徑,mm;Ts為定子導程,mm;h為定轉子螺距,mm;k為螺桿馬達級數,一般3~6級;ΔP為螺桿馬達推薦的每級工作壓力,一般取0.6~0.8MPa,在超深井工況下,雖然是高壓力情況,但是對於壓力降可以保持不變;Q為流經鑽具動力系統的液體流量,mm3/s;μ為軸向力系數,其值由實驗確定,設計時取1.0~1.1;ρ為轉子質量密度,kg/cm3

從上面的式子中,得出它們是多變數的參數方程。由於相互關系復雜,不是簡單的線型關系,中間還涉及諸多的限制條件,要想對涉及上面式子的問題進行參數優化必須採用系統的方法才能解決問題。為此,專門研究一套超深井螺桿鑽具的參數優化的方法是有必要的。

超深井螺桿鑽具參數優化過程就是一個數學建模,並求解的過程。這個數學模型是限定條件下的多目標函數的極值問題。多目標優化問題必須轉化為單目標優化才能解決,這里利用層次分析法將多目標優化問題轉換成單目標優化問題。思路是,根據各單目標函數在所構造的總體目標函數中所佔的權重,構造一個單目標函數,將多目標函數優化問題轉換成單目標函數優化問題。從而最終解決工程實際問題。將上面的方法歸納總結成圖3.1。

圖3.1 超深井螺桿鑽具性能參數優化流程圖

利用層次分析法解決超深井螺桿鑽具參數優化問題,具體步驟如下:

第一步,建立螺桿鑽具參數優化層次結構模型,如圖3.2所示。

圖3.2 螺桿鑽具參數優化層次結構模型

第二步,構造判斷矩陣。各方案的評價指標如表3.1所示。

表3.1 螺桿鑽具參數優選各方案的評價指標

根據結構模型,建立C層各元素相對O層的比較矩陣:

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

P層各元素相對C層的成對比較矩陣為:

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

第三步,我們應用matlab軟體求解矩陣A的特徵值。具體計算過程略。矩陣A的最大特徵值λmax=5.1561,對應的列向量為,將其歸一化:得到對應的歸一化特徵向量。接下來計算B1,B2,B3,B4,B5的最大特徵值,及其對應的歸一化特徵向量。

B1,B2,B3,B4,B5的最大特徵值及其相應的列向量分別為

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

將其歸一化(採用規范列平均法),得:

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

第四步,我們對其進行一致性檢驗。

n=4,RI=0.90,代入數值,得到下面的結果:

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

上述指標具有滿意的一致性。

根據層次分析法列表3.2如下:

表3.2 層次分析法螺桿鑽具參數優選各參數權重

由上表我們知道,P1,P2,P3,P4分別占權重26.1163%,15.5163%,32.8938%,25.4735%。

下面將利用lingo優化軟體,對螺桿馬達的相關參數進行優化。

首先將超深井螺桿鑽具的參數優化問題建立一個數學模型。超深井螺桿鑽具的性能主要和超深井螺桿馬達的性能密切相關。為此,只要使螺桿馬達的性能達到最優,那麼螺桿鑽具的性能自然也達到了優化的目的。超深井螺桿馬達的性能參數主要是自轉轉速和輸出扭矩。對於過流面積,當馬達結構確定之後,過流面積就確定了。根據lingo解題的一般步驟。建立數學模型如下:

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

約束條件過多,相互之間也可能會出現矛盾;約束條件過少,也可能解不出正確解。為此我們必須合理選擇約束條件。具體的解題過程略。

螺桿鑽具轉子頭數與輸出扭矩和輸出轉速之間的關系。通過得到的數據,如表3.3所示。

表3.3 螺桿鑽具的輸出扭矩及輸出轉速與螺桿馬達轉子頭數間的關系

為了更加直觀的得出馬達轉子頭數與馬達輸出扭矩和馬達轉速的關系,製作折線圖3.3。由圖3.3可以清晰地看出,馬達的轉子頭數越多,馬達輸出扭矩越大,馬達的輸出轉速越小。

優化後得到的結果是,轉子頭數為5。經分析,轉子頭數不是主要因素,轉子頭數選擇多少都是可以的,實際情況是,轉子頭數從少到多,都有現成的產品應用於鑽井現場。充分說明了轉子頭數不是螺桿馬達參數優化的主要因素。這里選用馬達轉子頭數取5的結果。剩下的三個參數,馬達偏心距取2.5819mm,等距半徑取4.008579mm,轉子螺距取46.47916mm,此時得到的馬達的輸出扭矩為100N·m,馬達的輸出轉速為5.7296r/s。

圖3.3 螺桿鑽具的輸出扭矩及輸出轉速與螺桿馬達轉子頭數間的關系

轉子產生的軸向力為7045.6N,轉子離心力離心力為27.6333N,轉子與定子間最大滑動速度為1073.8mm/s,定轉子副密封線總長度為2011.3mm。得到的值比文獻中的優化結果絕大部分都要好。

超深井螺桿鑽具的參數優化的結果,得到了符合實際需求的超深井螺桿鑽具的結構參數。超深井螺桿鑽具的結構參數主要表現形式就是超深井螺桿馬達的線型。下面我們將採取生動形象的形式對超深井螺桿馬達線型進行系統深入的研究。

超深井螺桿鑽具的性能參數優化,涉及超深井螺桿鑽具的工作原理、以及實際鑽井作業的工況,要解決這個系統的問題,需要的是系統的方法。本章從已有的螺桿鑽具的性能參數方程出發,利用層次分析法計算出各目標函數在總目標中所佔的權重,構成一個容易解決的單目標函數優化問題,從而利用目標優化軟體,得出了最後的結果。並將結果與實際值進行對比,發現,得到的優化結果比較理想。從側面證明了這種超深井螺桿鑽具的性能參數優化方法是切實可行的。

本方法也存在一些不足,層次分析法,需要有豐富的現場工作經驗才能准確把握目標函數間的相對作用大小;其次,本優化方法中使用了好幾種軟體,對操作人員計算機有一定要求。

3.1.2 超深井螺桿馬達線型可視化研究

超深井螺桿馬達是超深井螺桿鑽具的動力機構。超深井螺桿鑽具的性能優劣主要取決於動力機構的性能。超深井螺桿馬達,由定子和轉子組成。如果排除材料及加工工藝對超深井螺桿馬達的性能造成的影響,剩下決定超深井螺桿馬達優劣的因素主要就是超深井螺桿馬達的線型。超深井螺桿馬達的線型研究,主要內容是推導出適合超深井鑽井作業使用的超深井螺桿馬達採用的線型。常規的線型研究方法的思路如圖3.4所示:

圖3.4 馬達線型研究一般方法

這種研究馬達線型的方法也成為逆解法。它的精髓在於先找出符合條件的馬達線型,通過計算對比,逐步優選,最終找到合適的馬達線型。

常規的馬達線型,是以動圓在定圓內外滾動形成的骨線,然後將此骨線做等距線。為了使馬達線型的生成過程直觀形象。利用尺規作圖軟體幾何畫板,對各種馬達線型進行動態生成。主要是對常規的內擺線馬達線型、長幅內擺線線型、短幅內擺線線型以及相應的等距線型和普通外擺線線型、長幅外擺線線型、短幅外擺線線型以及相應的等距線型進行動畫演示。從直觀上首先判斷一下各種線型的優劣。然後將其量化,由定性分析到定量分析,最後得到符合實際使用要求的最合理的馬達線型。

普通內擺線等距線型是一種較早應用於實踐的線型。普通內擺線等距線型就是在普通內擺線的基礎上再作等距線。等距線的作法是,在骨線的基礎上任意選擇一個點,以該點為圓心,以制定的長度為半徑作無數個圓,這些圓的外包絡線就是普通內擺線等距線。普通內擺線的骨線方程,可以用參數形式表示如下:

科學超深井鑽探技術方案預研究專題成果報告(上冊)

式中:R為導圓半徑;r為滾圓半徑;θ為導圓滾角。

為了能夠得到封閉的具有周期性規律的內擺線,導圓半徑和滾圓半徑之間必須滿足一定的要求。這個要求就是導圓半徑必須是滾圓半徑的整數倍。為了研究問題的方便,令滾圓半徑為1,令導圓半徑為N。當N從2取到4的時候,得到的普通內擺線如圖3.5所示。

圖3.5 各種頭數的普通內擺線線型

幾何畫板是一個基於尺規作圖的軟體。理論上所有的歐式幾何圖形都能利用幾何畫板繪制。幾何畫板的動畫、追蹤等功能,為我們更好地理解並把握圖形生成過程中元素間的幾何關系提供了強有力的手段。

從上圖可以看出,上面所有的普通的內擺線都不能作為馬達的轉子(或定子)的線型,因為在尖角處不夠圓滑。為了解決這個問題,我們採用等距線型如圖3.6~圖3.8所示。我們採用半徑為0.5的等距線(等距半徑具體取多少,需要經過專門的計算)。

圖3.6 內擺線等距線型

圖3.7 內擺線等距線型

圖3.8 內擺線等距線型

由上面一系列圖我們看到,普通內擺線的部分拐點處曲率過大,曲率過大不利於轉子在定子中運動時的密封,當把對普通內擺線做等距線之後,明顯改善了拐點處的曲率。即,等距線型是螺桿馬達線型中非常重要的一種線型。

當我們確定了轉子的線型之後,根據馬達線型的基本要求,轉子和定子線型相互共軛,只要給定轉子的行星運動參數,那麼就能唯一地確定定子的線型。以普通內擺線作為轉子的線型。當給定轉子的運動參數之後,對轉子的軌跡進行追蹤,得到的藍色曲面的外輪廓線即為該轉子對應的共軛定子線型,如圖3.9所示。

圖3.9 轉子做行星運動時跟蹤轉子軌跡得到的定子線型

圖3.10 利用幾何畫板生成短幅內擺線的動畫截圖

圖3.11 利用幾何畫板生成長幅內擺線的動畫截圖

圖3.12 利用幾何畫板生成長幅內擺線等距線的動畫截圖

通過對內擺線的生成動畫化(圖3.10~圖3.12),我們得出了顯而易見的結論,內擺線中能作為馬達線型的是普通內擺線等距線型和短幅內擺線等距線型。長幅內擺線及其等距線不能作為馬達的線型的候選線型。

外擺線和內擺線形成方式相似,區別在於外擺線滾圓在導圓的外部。外擺線的各種形式如圖3.13所示。

圖3.13 長幅外擺線型(a)、長幅外擺線等距線型(b)、短幅外擺線型(c)、短幅外擺線等距線型(d)

內擺線和外擺線都有各自的優點,也都有各自的缺點。為了兼有兩者的優點,我們採取將二者結合的一種曲線,稱為內外擺線法線型。內外擺線法線型是一種分段函數。函數圖像是兩種曲線的疊加。函數方程是兩個方程的疊加。

通過對超深井螺桿馬達線型的可視化,當我們選用超深井螺桿馬達線型的時候,首先從視覺上就能進行初步的排除,對那些局部打結,存在結構尖角,曲線不連續,不夠圓滑的超深井螺桿馬達線型首先進行排除。

另外我們可以對所有能夠繪制的超深井螺桿馬達線型,通過方程驅動,從而在諸如matlab數值軟體中得到所有的超深井馬達線型曲線的一定密度的數據點。根據這些數據點在cad軟體中,繪制出相對精確的超深井螺桿馬達線型曲線。或者利用這些數據點在有限元分析軟體ansys中建立超深井螺桿馬達的平面模型,通過其他操作,拉升,扭轉,最終得到符合實際的超深井螺桿馬達模型,然後通過設置高溫高壓的鑽井工況,給定鑽進參數,對超深井螺桿鑽具的核心部件超深井螺桿馬達進行超深井鑽井模擬。這個工作,是在現實試驗條件受限的情況下對超深井螺桿鑽具進行系統研究的切實可行的手段。

超深井螺桿鑽具和普通螺桿鑽具的區別就是高溫高壓。制約普通螺桿鑽具應用於超深井的最主要的因素就是高溫。下面章節將著重研究高溫條件下螺桿鑽具的性能及使用壽命問題。

超深井螺桿馬達線型研究是超深井螺桿鑽具研究中的重要組成部分。超深井螺桿馬達的可視化研究為超深井螺桿馬達線型研究提供了形象直觀的圖像。

首先給出了線型研究的一般方法,超深井螺桿馬達的線型研究也遵循此法。接著對各種常見的超深井馬達線型進行可視化實現,擺線就是當滾圓在定圓內(或者外)做純滾動,滾圓上(或者內或者外)一點在這個滾動過程中所形成的軌跡。在實現的過程中,從擺線的形成機理出發,繪制出了所有類型的擺線。通過繪制結果,直觀得到線型的優劣,為線型選擇提供依據,同時可以看出某些擺線由於打結不能用於製作超深井螺桿馬達的線型。

3.1.3 應用於高溫高壓環境下螺桿鑽具的技術措施

(1)預輪廓定子螺桿鑽具

預輪廓定子的核心技術是在定子鋼體上加工出預輪廓定子線型,使定子橡膠接近等壁厚形狀(如圖3.14所示),橡膠在擁有剛體骨架後改變了其螺桿鑽具的輸出性能。

圖3.14 常規定子與預輪廓定子圖

通常,預輪廓定子螺桿鑽具的承壓能力比常規螺桿鑽具提高50%~100%,表3.4給出相同頭數、相同導程且過盈量分別為0.5mm和0.2mm下馬達壓降台架試驗的數值對比。從表3.4數據可以看出,預輪廓定子螺桿鑽具承壓值遠高於普通螺桿鑽具,表明他轉化壓力能為機械能的能力比普通螺桿鑽具大得多。

表3.4 相同設計參數的螺桿鑽具加壓值對比

台架試驗表明,在相同設計、同等長度下,預輪廓定子螺桿鑽具的輸出扭矩比常規螺桿鑽具增大約1倍。同時,螺桿鑽具的效率也得到了提高。

預輪廓螺桿鑽具有利於減少遲滯熱的聚集,防止局部升溫。螺桿鑽具橡膠屬於黏彈性材料,在吸收高溫泥漿熱量的同時,將壓力能轉化為機械能的變形過程中還不斷地產生熱量,熱量集中在瓣型根部形成遲滯熱,遲滯熱如果不能及時散去會造成局部升溫,進而造成局部橡膠老化,預輪廓橡膠螺桿鑽具由於其壁厚相等,散熱均勻,所以不容易形成遲滯熱。圖3.15為預輪廓定子和常規定子溫升試驗對比圖,表明預輪廓定子相對薄的橡膠層產生熱更少,熱量散失更快,減少了遲滯熱生成和定子掉塊幾率,使螺桿鑽具能夠工作在更高溫度下。

圖3.15 常規馬達與預輪廓馬達定子溫升對比圖

(2)耐高溫定子橡膠

在研製耐高溫的定子橡膠配方方面,北京石油機械廠已經取得了重大突破。北京石油機械廠已經成功研製出耐溫210 ℃且其他性能未受影響的橡膠配方,並在基礎上成功研製出C5LZ172×7.0 Ⅱ-G型耐高溫長壽命螺桿鑽具,目前該螺桿鑽具已經成功應用於6000m深井中,在130 ℃環境下連續工作155h。

超深井螺桿鑽具,要求的耐溫上限更高。必須尋找耐溫值更高的橡膠配方。首先我們從常見的橡膠中選取耐高溫橡膠。常用橡膠的物理力學性能如表3.5所示。

表3.5 常用橡膠的種類及性能

從表3.5我們看出,最高使用溫度為170℃的丁腈橡膠和丁基橡膠可以首先考慮,井下井況復雜,深井鑽進過程中,起下鑽具是一件非常浪費時間的事情,為了減小起下鑽具的次數,也為了提高經濟效益,我們希望井下的螺桿鑽具的壽命能夠越長越好,這樣螺桿鑽具中高溫情況下使用的瓶頸的橡膠材料就不只是能耐多高溫度的問題,而應該詳細敘述為長時間工況下耐多少度的高溫問題。尋著這個思路出發,發現滿足這種要求的是丁基橡膠,它在常用時能夠抵抗150℃的高溫。將這個溫度對應到合適地層,應該是5000m左右。也就是說對於5000m左右的深井我們採用丁基橡膠可以解決這個深度鑽井問題。

對於5000~7000m,如果僅僅只是採用丁基橡膠,顯然是不能解決問題。目前有一種,增大螺桿鑽具的過流面積,採用鑽井液降低井底溫度新的中空螺桿馬達可能是一個比較好的選擇。將螺桿馬達襯里材料換成丁基橡膠並將螺桿馬達的轉子製作成中空的形式。可以解決6000m左右的螺桿鑽具鑽井問題。

氟橡膠具有優異的耐高溫、耐氧化、耐油和耐化學葯品性,是適合於現代航空航天、導彈、火箭等尖端科技領域及其他工業的特種彈性體。從表3.6可以看出,採用氟橡膠可以進一步提高螺桿鑽具的就用井深,但對於12000m的孔深仍有一定差距。

表3.6 氟橡膠主要性能

(3)陶瓷軸承

陶瓷軸承在傳動軸的應用。陶瓷球軸承針對國防工業中惡劣環境下的調整、重載、低溫、無潤滑工況而開發,是新材料、新工藝、新結構的完美結合。將其轉化為民用技術,陶瓷軸承可以完全覆蓋現在的精密、中速以上全鋼軸承的所有應用領域。陶瓷軸承的性能價格比遠遠優於全鋼軸承,壽命可比現在使用的軸承壽命提高3倍以上。與軸承鋼性能比較,自重是軸承鋼的30%~40%,可減少因離心力產生的動體載荷的增加和打滑。因耐磨,轉速是軸承鋼的1.3~1.5倍,可減少因高速旋轉產生的溝道表面損傷。彈性模量高於軸承鋼的1.5倍,受力彈性小,可減少因載荷高所產生的變形。硬度是軸承鋼的1倍,可減少磨損。抗壓是軸承鋼的5~7倍。熱膨脹系數小於軸承鋼20%。摩擦系數小於軸承鋼的30%,可減少因摩擦產生的熱量,可減少因高溫引起的軸承提前剝落失效。抗拉、抗彎與金屬同等。

由於陶瓷軸承具有耐高溫、耐寒、耐磨、耐腐蝕、抗磁電、絕緣、無油自潤滑、高轉速等特性,所以將其應用於螺桿鑽具會大幅提高傳動軸性能及使用壽命。萬向軸與馬達定子、轉子也是螺桿鑽具容易壞的部件,由於轉子目前都採用鋼材料,鑽井時轉子大部分重量都壓到萬向軸及定子塑膠部分,這就使得萬向軸、定子塑膠承受壓力過大,更容易磨損,轉子和萬向軸都浸泡在泥漿里,轉子也容易被腐蝕。

(4)鋁合金轉子

鋁合金是指以鋁為基的總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金密度低,但強度比較高,接近或超過優質鋼,塑性好,可加工成各種型材,具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性,工業上廣泛使用,使用量僅次於鋼。一些鋁合金可以採用熱處理獲得良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能。不同牌號的鋁合金有不同的用途,根據螺桿鑽具的型號及應用情況選擇合適的鋁合金材料作為馬達轉子(表面採用鍍鉻處理),可以有效減輕轉子重量,減輕對定子塑膠及萬向軸的壓力,同時提高轉子的耐腐蝕性能,從而提高螺桿鑽具馬達及萬向軸的使用壽命。

(5)高強度連接螺紋

以往設計的螺桿鑽具一般首選API螺紋,不同的只是改變螺紋的錐度,但隨著鑽井深度的增加,鑽具的安全性的上扣扭矩越來越大,原來螺紋的上扣扭矩、密封性及採用的材料不能適應新的需要,必須重新考慮螺紋及材料的設計和選型。超深井螺桿鑽具螺紋脫扣最容易發生子在螺桿鑽具輸出最大扭矩的時候,為了避免超深井螺桿鑽具脫扣事故的發生,要求司鑽平穩送鑽,密切關注井底壓力變化,始終保持超深井螺桿鑽具鑽進過程平穩,使超深井螺桿鑽具轉動時產生的反轉扭矩小於螺紋脫扣扭矩的最小值。

⑧ 物理題。求如何測量曲線除了轉換法和滾圓法,還有什麼方法

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