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文檔簡介

1、引言CYJ11.6 336.8B抽油機減速器設(shè)計1引言1.1抽油機簡介石油工業(yè)的血液,它是寶貴的能源和化工原料,隨著石油工業(yè)的發(fā)展,為 石油生產(chǎn)服務(wù)的釆油設(shè)備得到了不斷的更新和完善,釆油技術(shù)日漸提高。從三十年 代到目前近五十年中,在廣大技術(shù)人員的共同努力下,從最早的原始式抽油機發(fā)展 到了如今各種形式的釆油設(shè)備:如長沖程的無游梁式抽油機,電動潛油泵,水力活 塞泵等無梁式釆油設(shè)備,這些釆油設(shè)備的問世,大大提高了油井的釆收率,提高了 效率,降低了釆油設(shè)備的費用,克服了常規(guī)式游梁抽油機的某些缺點, 但金無赤金, 這些設(shè)備也有些缺點。本論文擁有資料:目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙查看地址:游梁式抽油機

2、的結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,維修方便,深受廣大用戶口歡迎,在某 些方面并不比新型釆油設(shè)備遜色,因此在我國油田機械釆油井中98%還是釆用常規(guī) 型游梁式抽油機,在國外比例也占首位。游梁式抽油機整套裝置由三部分組成:一、地面設(shè)備一一游梁式抽油機,它由電動機,減速箱和四連桿機構(gòu)組成。二、 井下部分抽油泵。三、聯(lián)系地面和井下的中間部分一一抽油桿柱。1.2設(shè)計背景近年來,隨著石油鉆米工業(yè)的迅速發(fā)展,對于鉆米設(shè)備的要求也就越來越高。 因此,作為采油設(shè)備的一個重要組成部分一一減速器,也得到了相應(yīng)的改進和提高。 為提高采油效率,設(shè)計更加合理而精密的減速器成為當務(wù)之急。本設(shè)計的目的在于 根據(jù)CYJ11.6-3-36-8

3、B型號抽油機設(shè)計出一款與之相匹配的減速器,在動力傳輸, 軸承潤滑等方面做出更好的改進,使之更加合理,經(jīng)濟。1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢改革開放以來,我國引進一批先進的加工裝備。通過不斷引進、消化和吸收國 外先進技術(shù)以及科研攻關(guān),開始掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計制造技 術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度都有較大的提高,通用圓柱齒輪的制造精度 可從JB 179-60的89級提高到GB10095 88的6級,高速齒輪的制造精度可穩(wěn) 定在45級。部分減速器采用硬齒面后,體積和重量明顯減小,承載能力、使用 壽命、傳動效率有了大幅度的提高,對節(jié)能和提高主機的總體水平起到明顯的作用。 從1988年以

4、來,我國相繼制定了 50-60種齒輪和蝸桿減速器的標準,研制了許多新 型減速器,這些產(chǎn)品大多數(shù)達到了 20世紀80年代的國際水平。目前,我國可設(shè)計 制造2800kW的水泥磨減速器、1700伽軋鋼機的各種齒輪減速器。各種棒材、線材 軋機用減速器可全部采用硬齒面。但是,我國大多數(shù)減速器的水平還不高,老產(chǎn)品 不可能立即被替代,新老產(chǎn)品并存過渡會經(jīng)歷一段較長的時間。本論文擁有資料:目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙查看地址:近十幾年來,計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)在機械制造中的廣泛應(yīng)用, 改變了制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益 生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造等先進技術(shù).形

5、成了高精度、高效率的智能化齒輪生產(chǎn) 線和計算機網(wǎng)絡(luò)化管理。適應(yīng)石油鉆采工業(yè)要求的新產(chǎn)品開發(fā),關(guān)鍵工藝技術(shù)的創(chuàng) 新競爭,產(chǎn)品質(zhì)量競爭以及員工技術(shù)素質(zhì)與創(chuàng)新精神,是2l世紀企業(yè)競爭的焦點。在2l世紀成套機械裝備中.齒輪仍然是機械傳動的基本部件。由于計算機技術(shù)與數(shù) 控技術(shù)的發(fā)展,使得機械加工精度、加工效率太為提高,從而推動了機械傳動產(chǎn)品 多樣化,整機配套的模塊化、標準化,以及造型設(shè)計藝術(shù)化,使產(chǎn)品更加精致。CNC 機床和工藝技的發(fā)展,推動了機械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計中的電子 控制、液壓傳動。齒輪、帶鏈的混合傳動,將成為變速箱設(shè)計中優(yōu)化傳動組合的方 向。在傳動設(shè)計中的學科交叉,將成為新型傳

6、動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢??傊?,當今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高、二低、二化方面 發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率: 二低即低噪聲、低成本;二化即標準化、多樣化。減速器和齒輪的設(shè)計與制造技術(shù) 的發(fā)展,在一定程度上標志著一個國家的工業(yè)水平,因此,開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景,對于石油這個重工業(yè)來說更是迫不及待。14減速器概述減速箱是抽油機關(guān)鍵的部件,現(xiàn)場反映,抽油機的主要易損件之一也有減速箱。因此改善減速箱的工作情況,增加減速箱的承載能力,延長抽油機的壽命,提高抽 油的經(jīng)濟效益是個非常重要的問題。故本人對減速箱的結(jié)構(gòu)力爭選用最佳方

7、案來改 善減速箱的工作條件,提高減速箱的使用壽命。本論文擁有資料:目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙查看地址:一、齒輪減速箱是兩級減速,釆用人字齒的分流式布置,其好處是無軸向力,以利提高軸承的壽命。抽油機在每個沖程均產(chǎn)生負扭矩,這種傳動的布置有利于解決 軸的竄動和由于軸的竄動而造成的漏油現(xiàn)象,同時也利于齒輪傳動噪聲的減少。二、齒輪釆用雙圓弧齒形,它是一種先進的齒形,無論是齒面的接觸強度或輪 齒的彎曲強度,都比單圓弧齒輪和漸開線齒輪高。尤其是雙圓弧齒形能實現(xiàn)多點多 對齒嚙合的有利條件,它具有高彎曲強度的突出優(yōu)點,加工無特殊要求。三、雙圓弧齒輪減速箱由于承載能力高,可以以小代大,它比其它齒形的減速箱

8、 體積小,重量輕,有較小的振動和噪聲,在同類產(chǎn)品中具有較高的技術(shù)經(jīng)濟指標。四、刮油板結(jié)構(gòu)的改進,由油槽取代了傳統(tǒng)的刮油板改用油槽后有以下特點: 結(jié)構(gòu)簡單,零件少,以前的一個減速箱要裝四個刮油板,并且需在箱蓋上鏜制四個孔,加工零件多,裝配調(diào)試時間長,制造成本較高。而用油槽比刮油板合算得多。雙圓弧齒輪減速箱固然有許多優(yōu)點,然而它同所有的機械設(shè)備一樣,也有自己 的缺點。但它的缺點和優(yōu)點相比可以說是微不足道。一、圓弧齒輪對中心距變動較敏感。二、對刀具齒形有一定精度要求。三、圓弧齒輪必須跑合后,才能滿載使用。1.5設(shè)計任務(wù)及步驟本人設(shè)計的主要任務(wù):與常規(guī)型游梁式抽油機 CYJ11.6 3-36.8配套的

9、曲柄軸 扭矩為3686千克米的減速箱。本設(shè)計重點研究的關(guān)鍵問題是減速器的級數(shù)的選擇, 一般情況選用兩級減速即可;再就是減速器齒輪的選定及校核。先根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)確定級數(shù),選定齒輪的大小,及其軸,軸承,皮帶輪的選擇;然后進行電動機 的選??;最后進行平衡計算,合理性和穩(wěn)定性的檢驗。要完成該減速器的設(shè)計,首 先對與減速器有關(guān)聯(lián)的部分有一個初步的認識,主要有電動機和驢頭四連桿機構(gòu), 其中重點分析的是減速器曲柄軸扭矩,然后根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)對減速器各個部件 進行設(shè)計。其次,熟練運用 AutoCAD繪制減速器各個圖形,同時還利用 ProE三維 造型對設(shè)計的機構(gòu)進行分析,最終完成該設(shè)計。本論文擁有資料:目

10、錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙查看地址:2傳動比的分配2.1電機的選擇根據(jù)API標準,確定泵速n=20r/min。由總體計算,查5表22-36選丫2-280M-6型三相異步電動機,電機的功率 Pd =55kw,轉(zhuǎn)速n =980r/min。2.2分配各級傳動比(1)(3)總傳動比iz = =49n 20參考機械傳動手冊,一般來說高速級傳動比應(yīng)比低速級傳動比大選高速級i,=5.75低速級i2=5.25減速箱傳動比i =i,*i2 =30.1875皮帶輪傳動比i0二iz=1.62321對高速級,因載荷平穩(wěn),故取較大齒數(shù)和z=162z厶二耳=24h 15.751z2 =162 -24 =1382對低速

11、級,取z=150=24z 150 Z3i?+15.25+1乙=150 -24 =126第7頁(共12頁)引言3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)3.1轉(zhuǎn)速計算為進行傳動件的設(shè)計計算,要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩(或功率),如將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為I軸,i軸,.,以及滾動軸傳動效率 輪傳動效率 =0.97,=0.98,齒各軸轉(zhuǎn)速:皮帶傳動效率=0.96。n,980603.746 r .11.6232min603.746=104.999/minII軸n?=5.75104.999n3 :5.25Mmin(5)第#頁(共12頁)引言第#頁(共12頁)引言3.2功率計算各軸I軸P1 二 Pd01 二

12、55* 0.96 二 52.8kw(6)I軸P2 = P1 12 = P123 = 52.8 0.98 0.97 =50.19kw川軸p3 = p2 23 = p2 2 3 = 50.19 0.98 0.97 = 47.71kw各軸輸出功率:I軸P1 = p12 =52.8 0.98 = 51.744kw(7)I軸P2 = p2 2 - 50.19 0.98 = 49.186kw川軸p3 = p32 =47.71 0.98 = 46.755kw3.3轉(zhuǎn)矩計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩:電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩:p55Td = 9550 旦=9550535.97 N mn980i軸 T,二Td01 i0 二Td ,

13、i0 =535.97 0.96 1.6232 = 835.186N m第#頁(共12頁)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)口 軸T2 -T112=23h=835.1860.98 0.97 5.75 =4565.0851N mm 車由T3 =T223i2 =T223i2=4565.080.98 0.97 5.25 =22782.74N mI -川軸輸入轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承功率0.98故各T1 = T)0.98 = 835.186 0.98 = 818.48N m(0) 軸T2 =T2 0.98 =4565.0851 0.98 = 4473.78N m川軸 T3 = T3 0.98 二 227

14、82.74 0.98 二 22327.09N m運動和動力參數(shù)結(jié)果整理于下表:表1運動和動力參數(shù)軸名效率P (kw)轉(zhuǎn)矩T(Nm)轉(zhuǎn)速n(r/mi n)傳動比(i)效率(n )輸入輸出輸入輸出電動機軸/55.000/535.970980.00/I軸52.8051.740835.186818.480603.741.62320.96n軸50.1949.1864565.0854473.783104.995.75000.95川軸47.7146.75522782.7422327.08020.005.25000.95第9頁(共12頁)CYJ11.6336.8B抽油機減速器設(shè)計轉(zhuǎn)速(11)(11)(12)4

15、帶傳動設(shè)計與計算4.1 V帶的設(shè)計計算(本章未注明數(shù)據(jù)公式來源于西北工業(yè)大學機械設(shè)計第七版 ) 由前面知,查1選丫2-280M-6型三相異步電動機,電機的功率Pd =55kw,n =980r/min。每天工作時間為24小時。4.1.1計算功率確定計算功率巳由表 8-6 選用 Ka =1.6 貝UPea 二 KaP=1.6 55 = 88kw4.1.2選取型號選擇普通V帶根據(jù)Pea厲,由圖8-8確定選用D型。4.1.3確定帶輪直徑確定帶輪基準直徑dd = 400mm由表8-3和表8-7選主動輪基準直徑,起外徑為 416.2mm。從動輪的基準直徑 dd2 =i0dd =400.6232= 649.

16、28mm根據(jù) 3 表 13-1-11,取 dd2 = 630mm4.1.4驗算帶速按式(8-13)驗算帶的速度兀ddd1 nnx 400780 / 杯匚“ /“ /vm/s = 20.514m/s : 30m/s60 100060 1440帶的速度符合。4.1.5確定普通V帶的基準長度和傳動中心距根據(jù) 0.7 dd2) :a : 2dd1 dd2)第11頁(共12頁)帶傳動設(shè)計與計算(17)第#頁(共12頁)帶傳動設(shè)計與計算Ld初步確定中心距 a0二1000mm根據(jù)式(8-20)計算帶所需的基準長度:2n(dd-ddi)兀(630400)2= 2a0(ddl dd2)2 1000(630 40

17、0)2124a024 10004a由表8-2選帶的基準長度Ld = 2740mm按式(8-21)計算實際中心距a= 10002740 - 26302=1055mm4.1.6驗算主動輪上的包角a由式(8-6)得“ dd2 - ddt- 630 - 400.:.:a1 =180丄 57.5 =18057.5 = 167.46150a1055主動輪上的包角合適。4.1.7計算窄V帶的跟數(shù)Z由式(8-22)知 Z玄(Po “Po)kakL由 m =980r/min dd = 400mm i =1.6232 查 3表 13-1-18 有Po = 20.06kw:po =2.64kw查表 8-8 得 ka

18、 =0.96,查 3 表 13-1-22 得 kL 二 0.8388則 Z4.8 取 Z=5(20.06 +2.64)漢 0.96 漢 0.83二 2630mm(13)(14)(15)(16)4.1.8計算預(yù)緊力F。P 25o由式(8-23)知,F(xiàn)。=500 (昌 -1) qv2Vz ka查 3 表 13-1-23 得 q =0.62kg/m 故(17)第13頁(共12頁)CYJ11.6336.8B抽油機減速器設(shè)計882 5F0 =500(1)0.62 20.5142 = 949.06 N20.514 5 0.964.1.9計算作用在軸上的壓軸力Fp由式(8-23) 有a1158.2:167.

19、46Fp =2ZF0sin2 5 183.21 sin =2 5 949.06 sin9433.83Np 2 2 2(18)4.2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計由于dd2 = 630mm a400mm所以采用六橢圓輻輪式。結(jié)構(gòu)見圖紙。小軸采用實心式。本論文擁有資料:目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計圖紙查看地址:第#頁(共12頁)附錄5箱體內(nèi)傳動件的設(shè)計根據(jù)國際標準和我國抽油機標準規(guī)定:抽油機齒輪減速箱中各零件強度和壽命 計算的依據(jù)是:減速箱的最大額定扭矩和抽油機的最高沖次,考慮到高速級帶輪的 張緊力作為附加載荷進行軸的強度,剛度計算。減速箱的主要參數(shù):最大額定扭矩 3686Kgf m最高沖次20次/分參考3第十四篇

20、5.2雙圓弧齒輪設(shè)計計算舉例 例1,以下所參考的文獻均為3中 所提供的系數(shù)及公式。5.1減速箱的結(jié)構(gòu)選擇1. 傳動方式:兩級分流式人字齒輪傳動2. 齒形:選用GB/T 127591991標準雙圓弧齒廓。特點:接觸弧較長,齒面接觸強度較好。這種齒形的齒廓圓心偏于節(jié)線兩側(cè) (齒 輪嚙合時),有利于跑合和減小中心距敏感性。滾切時倒去了凸齒齒尖角,改善凸 齒齒面接觸情況。但是該齒形齒厚比較小,輪齒彎曲強度略有降低。齒輪精度不低于6級(GB/T15753 1995)。5.2確定齒輪參數(shù)5.2.1選擇材料選擇材料及熱處理工藝,確定極限應(yīng)力。大、小齒輪材料均選用42CrM。,鍛造,采用中硬齒面調(diào)質(zhì)處理(輪齒心部應(yīng)力大于300HBS)。面齒進行深層離子滲氮, 齒面硬度不低于650HV1。材料的極限應(yīng)力查圖14-2-19e得二F問=620MPa;查圖14-2-20e 得二 Hlim =1150MPa=本

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