郝荣明，王鑫，苏山林，张国伟

（胜利石油管理局黄河钻井总公司管具公司，山东东营 257000）

螺杆钻具作为一种广泛应用的井下动力钻具，其失效形式［1－3］主要包括：机械失效、疲劳失效、热应力失效等。作为薄弱部件的定子衬套，其疲劳失效的因素包括摩擦和热应力的作用，而等壁厚结构是解决橡胶衬套疲劳失效的有效措施和方法。相关文献研究包括：对常规定子衬套结构和等壁厚定子衬套结构的性能分析［4－5］；不同泥浆压力、不同过盈量条件下常规衬套和等壁厚衬套性能对比［6－8］；利用数值计算方法对马达定转子接触过程中产生的热应力进行分析［9－10］。

本文建立定转子接触模型，分析对比3／4头等壁厚马达定子和常规马达定子衬套性能，以及衬套厚度、马达头数变化时等壁厚衬套变形、应力分布规律。根据计算结果优化钻具结构，确定设计参数，完成现场试验。

1 分析计算模型

1.1 马达线型设计

图1 内摆线几何关系

对于马达定转子，均以2部分进行表示（第Ⅱ部分为以尖点为圆心，以等距半径r为半径的圆弧）；马达定子衬套骨线则为N＋1头普通内摆线。在转子对应的等距曲线方程基础上将N 换为N ＋1，n换为N，T＝0～n 换为T＝0～N，得到定子衬套等距曲线方程为

常规衬套外轮廓曲线为圆，等壁厚衬套外轮廓曲线根据式（1）推导，设等壁厚衬套厚度为h，厚度系数为h0，则外轮廓曲线的等距半径系数由r0变为r0＋h0。

1.2 本构模型

本文根据单向解耦简化处理，即在变形分析中，不考虑材料参数的温度相关性和时间相关性，计算中，基于超弹性本构关系得到应力应变结果。……