10.14489/hb.2026.03.pp.023-030

2026, 03 март (March)

DOI: 10.14489/hb.2026.03.pp.023-030

Петров С. Е.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА БУРОВОГО НАСОСА УНБТ-1180
(с. 23-30)

Аннотация. Разработана динамическая модель кривошипно-шатунного механизма бурового насоса УНБТ-1180 с использованием MATLAB Simulink и библиотеки Simscape Multibody. Модель воспроизводит кинематическую схему механизма и позволяет выполнять эксперименты по определению его рабочих характеристик. В ходе расчетов установлена принципиальная возможность подачи жидкости насосом, а также выявлены ограничения, связанные с устойчивостью его функционирования. В работе обоснована целесообразность применения инструментов CAE и САПР (Simscape Multibody, SolidWorks) для динамического анализа буровых насосов на ранних этапах проектирования. Результаты моделирования показали необходимость усовершенствования расчетной схемы и проведения дальнейших исследований. Полученные данные представляют собой первый этап формирования математической модели поршневой группы бурового насоса. Работа закладывает основу для развития более детализированных моделей, обеспечивающих исследование взаимодействия механической и гидравлической подсистем и повышения точности инженерных расчетов.

Ключевые слова: буровой насос; математическое моделирование; кривошипно-шатунный механизм; крутящий момент; давление; MATLAB.

Petrov S. E.
MATHEMATICAL MODELING OF THE CRANK MECHANISM OF THE NBT-1180 DRILLING PUMP
(pp. 23-30)

Abstract. A dynamic model of the crank-and-connecting rod mechanism of the UNBT-1180 drilling pump was developed using MATLAB Simulink and the Simscape Multibody library. The model reproduces the kinematic scheme of the mechanism and makes it possible to perform experiments to determine its operating characteristics. The calculations confirmed the fundamental ability of the pump to deliver fluid and revealed limitations related to operational stability, pressure, and flow rate. The study substantiates the feasibility of using CAE and CAD tools (Simscape Multibody, SolidWorks) for future dynamic analysis of drilling pumps at the early stages of design. The simulation results demonstrated the need for further refinement of the computational scheme and for conducting additional research. The results obtained represent the first stage in the development of a mathematical model of the piston group of the drilling pump. The work provides the foundation for creating more detailed models that allow investigation of the interaction between the mechanical and hydraulic subsystems and improvement of the accuracy of engineering calculations.

Keywords: Drilling pump; Mathematical modeling; Crank mechanism; Torque; Pressure; MATLAB.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

С. Е. Петров (Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

S. E. Petrov (Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin, Institute of New Materials, Yekaterinburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Балденко Ф. Д. Расчеты бурового оборудования. М.: РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2012. 428 с.
2. ГОСТ Р 57719–2017. Горное дело. Выработки горные. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2018. 24 с.
3. Насос буровой трехпоршневой УНБТ-1180L1: Каталог деталей и сборочных единиц. Буланаш: ОАО «Буланашский машиностроительный завод», 2013. 58 с.
4. Simscape Multibody [Электронный ресурс] // MathWorks. Режим доступа: https://www.mathworks.com/products/simmechanics.html (дата обращения: 01.06.2025).
5. Documentation MATLAB Help Center [Электронный ресурс] // MathWorks. Режим доступа: https://www.mathworks.com/help/index.html (дата обращения: 29.05.2025).
6. Насос буровой трехпоршневой УНБТ-1180L1: Каталог деталей и сборочных единиц. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.katalog_unbt-118014402453055_urbo.pdf (дата обращения: 01.06.2025).
7. Буровые насосы [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.uralmash-ngo.com/shop/burovye-nasosy/ (дата обращения: 01.06.2025).

Eng

1. Baldenko, F. D. (2012). Calculations of drilling equipment. Gubkin Russian State University of Oil and Gas. [in Russian language].
2. GOST R 57719–2017: Mining engineering. Mine workings. Terms and definitions. (2018). Standartinform. [in Russian language].
3. UNBT-1180L1 triplex drilling pump: Catalog of parts and assembly units. (2013). OJSC "Bulanash Machine-Building Plant". [in Russian language].
4. MathWorks. (n.d.). Simscape Multibody. Retrieved June 1, 2025, from https://www.mathworks.com/products/simmechanics.html
5. MathWorks. (n.d.). Documentation MATLAB Help Center. Retrieved May 29, 2025, from https://www.mathworks.com/help/index.html
6. UNBT-1180L1 triplex drilling pump: Catalog of parts and assembly units. (n.d.). Retrieved June 1, 2025, from https://www.katalog_unbt-118014402453055_urbo.pdf [in Russian language].
7. Drilling pumps. (n.d.). Uralmash NGO. Retrieved June 1, 2025, from https://www.uralmash-ngo.com/shop/burovye-nasosy/ [in Russian language].

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2026.03.pp.023-030

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2026.03.pp.023-030

and fill out the form