型雙滾筒式超長沖程抽油機動力與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與分析說明書

1、8型雙滾筒式超長沖程抽油機動力與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析摘要：為了適應(yīng)稠油開采，設(shè)計了超長沖程雙滾筒抽油機。首先，描述了滾筒抽油 機在國內(nèi)外的發(fā)展簡況，對滾筒抽油機的結(jié)構(gòu)、性能及優(yōu)缺點進行闡述，從而提出 了雙滾筒抽油機的設(shè)計。其次，從原始數(shù)據(jù)開始計算設(shè)計了配重機構(gòu)，選定了電動 機，為了克服，傳統(tǒng)滾筒抽油機的換向裝置不穩(wěn)定的缺點，選用了變頻調(diào)速器，來實 現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，并調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速以改變沖次及沖程。然后根據(jù)，抽油桿的最小 曲率半徑設(shè)計了工作滾筒，并且在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單重量輕的導(dǎo)向輪。最 后，設(shè)計滾筒式抽油機的零部件結(jié)構(gòu)，包括減速器，機架等，并繪制了裝配圖和零 件圖。通過此設(shè)計降低了能耗，增

2、大了抽油機的沖程，實現(xiàn)了通過變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)電 機調(diào)速及換向。鍵詞：雙滾筒抽油機；變頻調(diào)速器；超長沖程；The design and analysis of the dynamics and main body structural of8 double-drum drum long stroke pumping unitAbstract:In order to meet the heavy oil, designed Iong-stroke doubledrum pumping unit. First of all, described the development of Iong-stro

3、kedoubledrum pumping unit at homeand abroad , expo und the structure , performa nee , adva ntages and disadva ntages of the drum pumping, and thencome up with the design oflong-stroke double-drum pumping unit. Secondly,designedof the balanee weight mechanism and selected electromotot in the premise

4、of the raw data. In order to overcome theshortco mings of in stability of the traditi onal drum pump ing un it,selected the VVVF (variable voltage and variable freque ncy device, the choice of a VVVFmake it easy to reverse the motor and adjust motor speed to the cha nging speed and long stroke of th

5、e pump ing un it. Then, accord ing to the minimum radius of curvature ofCarbon fiber rods, desig ned the worki ng roller.and on this basis, desig n asimplera nd lighter guide rollers. Fi nally, desig ned comp onents of Ion g-stroke double-drum pump ing un it, in cludi ng reduct ion gear and framewor

6、k ect, and mapped the assembly and partdraw in gs.This desig n reduces en ergy con sumptio n and in crease the pump ing stroke, realized thespeed adjustime nt and orie ntati on shift.Key words: double-drum pumping unit。 frequency converter。 long stroke。1緒論11.1國內(nèi)外抽油機的發(fā)展歷史及意義11.2長沖程抽油機的優(yōu)點21.3長沖程抽油機的現(xiàn)狀

7、及未來的發(fā)展方向31.3.1國內(nèi)長沖程抽油機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢31.3.2國外長沖程抽油機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢52平衡能量計算及平衡裝置的設(shè)計82.1平衡能量的計算82.1.1原始數(shù)據(jù)82.1.2井深計算82.1.3電動機上下沖程時功率計算92.2平衡重計算112.3平衡裝置的設(shè)計112.4本章小結(jié)123傳動方案的確定電動機及變頻調(diào)速器的選擇133.1傳動方案的對比與選擇133.2電動機的選擇133.2.1起升功率的計算133.2.2傳動裝置的總功率計算133.2.3選定電動機及變頻調(diào)速器143.3傳動參數(shù)的計算173.3.1確定傳動比173.3.2分配減速器的各級傳動比183.4本章小結(jié)214 v

8、帶傳動的設(shè)計及選定224.1帶輪的設(shè)計224.2帶輪的設(shè)計244.2.1作用在帶輪軸上的壓力Q244.2.2作用在軸上的壓力244.2.3帶輪寬度244.3本章小結(jié)245齒輪傳動的設(shè)計255.1高速級齒輪傳動設(shè)計及校核255.1.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)5.1.2按齒面接觸強度設(shè)計255.1.3按齒根彎曲強度設(shè)計275.1.4幾何尺寸計算285.2低速級齒輪傳動設(shè)計及校核295.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)5.2.2按齒面接觸強度設(shè)計295.2.3按齒根彎曲強度設(shè)計315.2.4幾何尺寸計算325.3本章小結(jié)336軸及軸上鍵的設(shè)計346.1 I軸的設(shè)計及相關(guān)鍵的設(shè)計34

9、6.2 U軸的設(shè)計及相關(guān)鍵的設(shè)計356.3滾筒軸的設(shè)計及相關(guān)鍵的設(shè)計 366.4配重軸的設(shè)計及相關(guān)鍵的設(shè)計376.5川軸的設(shè)計校核及相關(guān)鍵的設(shè)計386.5.1川軸 輸出軸）的設(shè)計及軸上鍵的設(shè)計6.5.2輸出軸的校核396.6本章小結(jié)427機體的設(shè)計438經(jīng)濟性評估449設(shè)計小結(jié)45致謝47參考文獻482529381緒論1.1國內(nèi)外抽油機的發(fā)展歷史及意義抽油機是構(gòu)成三抽設(shè)備體系 抽油機，抽油桿，抽油泵）的主要組成部分。 在抽油機的驅(qū)動下，通過抽油桿帶動抽油泵上下往復(fù)運動，實現(xiàn)無自噴能力抽油 井機械采油。抽油機的生產(chǎn)和使用由來已久，迄今已有百年歷史。應(yīng)用最早，普及最廣闊 的屬游梁式抽油機，早在12

10、0年前就誕生了，至今在世界各產(chǎn)油國中仍在大面積 地廣泛使用。目前，美國擁有 40萬臺，我國擁有2.5萬臺。一百多年來，游梁 式抽油機結(jié)構(gòu)和原理沒有實質(zhì)性變化。機構(gòu)簡單，可靠性高，耐久性好，使用， 維修，保養(yǎng)方便，是其力久不衰的根本原因。但是，隨著許多油田逐漸進入開采 的中后期，油田含水不斷上升，動液面不斷下降，出現(xiàn)水淹，甚至強水淹現(xiàn)象， 而新油田的開采也有不斷增加產(chǎn)層深度的趨勢，這就使機采井下泵深度不斷增 加。為保證油井產(chǎn)量，需要加大抽油機的懸點載荷，從而導(dǎo)致抽油桿彈性變形加 著，造成嚴重的沖程損失。補償方法則依賴于加大抽油機的沖程長度和懸點載 荷。對于高含水油井及抽油井，高油氣水井，多蠟井以

11、及深抽井的開采，亦需要 加大抽油機的沖程長度和懸點載荷。10年以來，各種形式的無游梁長沖程抽油機不斷投入生產(chǎn)，使有桿抽油技術(shù)有了突破性進展。目前，國內(nèi)外至少有15家公司制造無游梁式長沖程抽油機，產(chǎn)品多大50多種，最大功率達到225馬力，最大懸點載荷大22.7噸，最大沖程長度大24.4M。目前，我國東部油區(qū)已進人開采的中、后期，需要大載荷、長沖程、低沖次 的抽油機。一般抽油機的整機尺寸會隨著沖程及載荷的增大而增大。滾筒式抽油 機則不然，沖程增大，僅影響支架高度，對其它外形尺寸的影響相對較小。滾筒 式抽油機是實現(xiàn)長沖程的一種較理想的機型。早在印年代，國外文獻及產(chǎn)品樣本 中已有滾筒式抽油機的介紹。我

12、國從年代中期開始研究、開發(fā)這種機型，并有一 些樣機在油田實驗，積累了一定的經(jīng)驗。目前困擾該機發(fā)展和推廣的主要問題 有:（1所用柔性件（鋼絲繩的使用壽命太短。；（2缺少適合我國國情的可靠的 換向機構(gòu)。長沖程抽油機優(yōu)點在于：能提高采油效率、增加石油產(chǎn)量、降低采油 成本。提高抽油桿和抽油泵的使用壽命。排量穩(wěn)定、動載荷小、事故少。抽油機 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、其疲勞應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)少。抽油機平衡效果好。抽油機具有較高的適 應(yīng)性。抽油機具有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。長沖程抽油機適用于：開采稠油、小泵深抽采油、大泵提液采油、開采各種特殊石油。各種油井開采石油。長沖程抽油 機分為增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機及長沖程

13、無游梁抽油機種， 而后者又有立式、臥式之分。長沖程抽油機的發(fā)展方向：增大沖程游梁抽油機是常規(guī)游梁油機的發(fā)展方向。增大沖程無游梁抽油機是增大沖程抽油機的發(fā)展方向。長沖程無游梁抽油 是長沖程抽油機的發(fā)展方向。我國抽油機發(fā)展已有 30多年的歷史。50年代以進口為主，修配為輔，主要 是蘇聯(lián)CKH常規(guī)型游梁式抽油機。60年代至70年代，在仿制蘇聯(lián)的基礎(chǔ)上制造 常規(guī)型的游梁式抽油機。1975年以后，制訂并完善了國產(chǎn)抽油機技術(shù)標準。80年代抽油機實現(xiàn)了全部國產(chǎn)化，不僅滿足自給，而且有部分出口。在此期間，我 國抽油機技術(shù)有了飛躍發(fā)展，瞄準世界最先進水平，等效或部分采用美國API標準，并引進美國拉夫金公司先進技

14、術(shù)。蘭州石油化工機器廠，寶雞石油機械廠， 蘭州通用機械廠，江漢石油總機廠，石油部第二機械廠，第三機械廠，第四機械 廠，先后獲得API加工會標使用許可，從而使國產(chǎn)抽油機躋身世界先進行列，打 入國際市場。目前，國內(nèi)抽油機生產(chǎn)上家多大 20多家。前置型和偏置型游梁式抽油機亦 有較大發(fā)展。研制中的還有繩索滑輪式，旋轉(zhuǎn)驢頭式，大輪式等新型游梁式長沖 程抽油機。與此同時，無梁式抽油機發(fā)展十分迅速。1965年誕生了鏈條抽油機，1984年有試制出滑輪增距式抽油機，研制中的還有鏈條增程式長沖程抽油 機，擺輪增程式長沖程抽油機，齒輪增程式長沖程抽油機等。1.2長沖程抽油機的優(yōu)點根據(jù)當(dāng)前石油工業(yè)發(fā)展的需要，以及近年

15、來國內(nèi)長沖程抽油機發(fā)展的狀況， 再次強調(diào)了發(fā)展長沖程抽油機的意義。發(fā)展長沖程抽油機不僅有利于減緩老油田 高含水開采后期原油產(chǎn)量遞減速度，而且有利于開發(fā)稠油、低滲透油田的“難動 用儲量”，還有利于對沙漠油田深井及超深井的開采。發(fā)展無游梁長沖程抽油機是當(dāng)務(wù)之急：(1近幾年來，我國油井?dāng)?shù)量急劇增多，用常規(guī)游梁抽油機開發(fā)稠油，采油 量、泵效、耗能、采油成本等各項技術(shù)一經(jīng)濟指標較差，因而阻礙了常規(guī)游梁抽 油機的技術(shù)發(fā)展。為更經(jīng)濟、更合理地開發(fā)我國稠油資源，必須大力開發(fā)我國的 無游梁長沖程抽油機。(2對于低壓油田，可采用小泵深抽的方法提高原油產(chǎn)量。目前在勝利、江 蘇.華北、中原等油田應(yīng)用深抽技術(shù)取得了較好

16、的經(jīng)濟效益。為滿足小泵深抽的 需要，我國急需發(fā)展大載荷長沖程抽油機。(3目前我國的長沖程抽油機還不能完全滿足我國油田開采的需要，長沖程 抽油機正處于發(fā)展階段，品種與規(guī)格不全，使用數(shù)量不多。因此需要大力發(fā)展新 型長沖程抽油機。長沖程抽油機的主要特點是沖程較長、沖次較低。一般認為沖程長度等于或 超過6M時稱為長沖程。長沖程抽油機的優(yōu)點是：1）沖程損失相對較小，單位 時間內(nèi)的有效沖程長度增大，從而使油井的產(chǎn)量提高。再者，因沖程損失與泵掛 深度成正比關(guān)系，所以對深井及超深井來說，更應(yīng)使用長沖程抽油機以提高泵的 效率。2）沖程增大、沖程調(diào)低后，作用在抽油桿上的慣性載荷與振動載荷相對 減小，載荷循環(huán)比增大

17、，抽油桿的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)降低，這些將對有桿泵裝置采油 帶來一系列好處。上沖程慣性載荷峰值減小，為增大泵掛深度提供了可能，這一 特點有利于低滲透油田采用“小泵深抽”的開采工藝。對于稠油開采來說，提高 載荷循環(huán)比則是使用有桿泵裝置開采稠油的一個重要措施。此外，長沖程配合低 沖次的抽汲工藝對減少抽油桿的脫斷幾率，延長機干泵的使用壽命，從而提高有 桿泵裝置的運行時率 即減少停機維修時間）也是有利的。.提高采油效率，增加石油產(chǎn)量（2.減少磨損，提高抽油桿和抽油泵 的壽命（3.排量穩(wěn)定，動載荷小，事故少（4.運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，抗疲勞性好（5.平衡效 果好（6.具有較好的綜合技術(shù)經(jīng)濟指標（7.具有較好的適應(yīng)性能。綜上

18、所述可見，長沖程抽油機具有減小沖程損失、提高系統(tǒng)效率、延長機桿泵使 用壽命、減少故障及提高整機運行質(zhì)量等優(yōu)點。因此，發(fā)展長沖程抽油機對當(dāng)前 老油田高含水井后期的開采減緩產(chǎn)量遞減速度，開采稠油、低滲透等油田的“難 動用儲量”，以及沙漠油田深井及超深井的機械開采等，都是有一定的現(xiàn)實意義 的。1.3長沖程抽油機的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向1.3.1國內(nèi)長沖程抽油機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢在世界范圍內(nèi)，研究開發(fā)與應(yīng)用抽油機已有 100多年的歷史。在這百余年的 采油實踐中，采油機發(fā)生了很大的變化，特別是近20年來，世界抽油機技術(shù)發(fā)展較快，先后研究開發(fā)了多種新型抽油機。其特點是：增強了抽油機的適應(yīng)性、 可靠性、經(jīng)濟性和

19、先進性；改善了抽油性能，降低了抽油載荷與載荷變化范圍， 提高了抽油效率，減少了動力消耗；提高了抽油機平衡效果，改善了抽油機的運 動特性、動力特性與平衡特性；增大了抽油機的使用范圍，減小了抽油機的體積 和質(zhì)量，強化了抽油機自動化與智能化程度。總之，抽油機的各項技術(shù)經(jīng)濟指標 達到了有史以來的最高水平。目前抽油機正朝著大型化、低耗能、精確平衡、高 適應(yīng)性、長沖程無游梁、自動化和智能化方向發(fā)展。目前長沖程抽油機可分為：增大沖程抽油機： 1 ）增大沖程抽油機2）增大 沖程無游梁抽油機。長沖程無游梁抽油機 ：1 ）立式長沖程無游梁抽油機H60-77-0/394 型。（2H100-110-0/394 型。（

20、3H175-150-0/394。 （4H240-220-0/394 型。（5H360-309-0/394 型。（6H610-440-0/394 型。在上述型號中，H代表長沖程無游梁液壓抽油機。第（1種規(guī)格中的代表液壓 馬達扭矩,單位為以x 103lb in, 77代表抽油機載荷,位為x 102lb,0/394代表 沖程長度,單位為in。其余五種型號數(shù)字代表意義與上同。法國公司長沖程無游 梁液壓抽油機，有海洋叢式井用抽油機、斜井用抽油機、拖車式抽油機、雙井用 抽油機等四種類型。圖1.4長沖程 無游梁 液壓抽 油機15. 24m祓E Y.動力紅I通F I 過對國蛇 點 外各類長沖程抽油機 進行分析

21、研究后，得出以下三點有關(guān)技術(shù)發(fā)展方向的結(jié)論：.增大沖程游梁抽油機是常規(guī)游梁抽油機的發(fā)展方向：由于增大沖程游 梁抽油機具有提高采油效率、增加石油產(chǎn)量、降低采油成本等優(yōu)點，所以是常規(guī) 游梁抽油機的發(fā)展方向。.增大沖程無游梁抽油機是增大沖程抽油機的發(fā)展方向：增大沖程游梁 抽油機是在游梁抽油機的基礎(chǔ)上增加了增大沖程的機構(gòu)，仍然保留著游梁抽油機 的某些缺點，各種技術(shù)經(jīng)濟指標不可能有顯著的改善和提高。增大沖程無游梁抽 油機徹底擺脫了游梁抽油機的某些缺點，具有更好的技術(shù)經(jīng)濟指標，可大幅度的 提高抽油機運動特性、動力特性和平衡特性，所以增大沖程無游梁抽油機是增大 沖程抽油機的發(fā)展方向。.長沖程無游梁抽油機是長

22、沖程抽油機的發(fā)展方向：與增大沖程抽油機相 比較，長沖程無游梁抽油機使用現(xiàn)代采油工藝發(fā)展的需要，技術(shù)經(jīng)濟指標先進， 顯著提高了抽油機的運動特性，不需要增大沖程機構(gòu)，傳動效率較高，桿件受力 較好，而且還可以實現(xiàn)超長沖程抽油。這種沖程是增大沖程抽油機無法實現(xiàn)的， 所以長沖程無游梁抽油機優(yōu)越于增大沖程抽油機。為此，長沖程無游梁抽油機是 長沖程抽油機的發(fā)展方向。總之世界長沖程抽油機將會有很大的技術(shù)發(fā)展，其數(shù)量將會大幅度增加，長沖程 機構(gòu)將更簡單、 有效， 壽命更長2平衡能量計算及平衡裝置的設(shè)計2.1平衡能量的計算2.1.1原始數(shù)據(jù)懸點載荷：80KN沖程： 1030 m起下速度：1520 m/min適用碳

23、桿規(guī)格： 30mM 3.0mm 32mrK 4.2mm 35mm 5.0mm 產(chǎn)出液密度：810.0 Kg/m32.1.2井深計算= N H 2 1 )22)2 4)L下泵深度S懸點沖程長度S=10 30mN懸點沖程次數(shù) N=s/v=1030) /5X10- X0.5L X.8 X0 08+ 兇 X10-6 3.14 .5L 8.52 X039.8=17.368L=匚| 丸0-63.14 8109.8 =19.54L-781.6=42.3L-895.7由于已知懸點載荷匚=80KN80000=42.3L -895.7L=1912.4m取 L=1900m2.1.3電動機上下沖程時功率計算將上面計算

24、得出的L值帶入:2-5)=f 碳 I 碳 p碳-I ) g+ f 鋼 I 鋼900=32999.2N=19.54 X900 781.6=36344.4N2-6)到上沖程期間抽油機對光桿負載所做的功:2-7)=(32999.2+36344.430-36344.4 x|=2029425.84Nm下沖程期間抽油機對光桿負載所做的功：.II J=1040858.16Nm由于抽油機上下沖程時間相等故：t=因=因= x 上沖程期間抽油機平均輸出功率:下沖程期間抽油機平均輸出功率:22平衡重計算平衡重選擇合適可使發(fā)動機上下沖程所做的功相等。本設(shè)計采用重力勢能 平衡的方法，具體方法是在傳動軸上加一卷筒，用鋼絲

25、繩懸掛平衡。由于能量 一定，所以如果移動距離大，那么平衡重質(zhì)量就??；反之如果移動距離小，則 平衡質(zhì)量就大，但當(dāng)平衡重質(zhì)量太大時，鋼絲繩的強度要求就比較高，同時對 軸徑要求也相應(yīng)的增大，經(jīng)濟計算分析，可確定移動平衡重移動距離25m則平衡質(zhì)量：上沖程：J =Gh+ 2-9) 下沖程： Gh= _1 + _ 2-10)平衡重質(zhì)量為kg2.3平衡裝置的設(shè)計據(jù)此設(shè)計配重卷筒軸的直徑：根據(jù)鋼絲繩的使用拉力查的鋼絲繩直徑d=26mm又因為鋼絲繩的直徑與其纏繞滾筒直徑有經(jīng)驗值40倍的關(guān)系所以二 40=26 40=1.04m又因為I X I=h/6=25/6=1.33m綜合以上選擇滾筒直徑為I =1.33m2.

26、4本章小結(jié)=(20 26.67Kw即最大起升功率：Pw=26.67Kw3.2.2傳動裝置的總功率計算這一功率由電動機帶動減速器來實現(xiàn)，則傳動裝置的總功率n a應(yīng)為組成傳動裝置的各部分運動副效率之乘積，即：n a= n 1 Xn 2 Xn 3 xx n n其中n an 1 n 2n 3n n分別為每一傳動副 齒輪，蝸桿，帶式鏈），每對軸 承每個聯(lián)軸器及滾筒的效率。傳動副的效率數(shù)值可以按表選取，軸承和聯(lián)軸器的效率數(shù)值為：滾動軸承 每對）0.980.995滑動軸承 每對）0.970.99彈性聯(lián)軸器：0.990.995齒輪聯(lián)軸器：0.99萬向聯(lián)軸器：0.970.980=0.73其中 n 0 n 1 n

27、 2 n3 n n分別為帶傳動，軸承，齒輪傳動，聯(lián)軸器和滾筒的傳動效率。所以I因為平衡重在抽油機上沖程中所做的功:= =17kw配重在電動機端提供的功率:因為平衡重在抽油機上沖程中所做的功可以幫助電動機做過，及可減小電 動機功率，所需要電動機功率為：323選定電動機及變頻調(diào)速器/2 X 勺 X 1.6=3 4 r/min卻總傳動比為一其中 .r I帶傳動比-I =3雙柱齒輪傳動比1 = 303.3.2分配減速器的各級傳動比按展開式布置，考慮潤滑條件，為使兩極大齒輪直徑相近，由展開式曲線查得:則:I =6.8傳動裝置各軸的運動及運動參數(shù)：為進行傳動件的設(shè)計計算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩或功率)，

28、將傳動裝置各軸有高速至低速依次定為：1軸，U軸，川軸，W軸為工作滾筒軸。,，口為相鄰的輸入功率kw)，T皿為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩Nm)，,nm為各軸的轉(zhuǎn)速。則可按電動機軸至工作機運動傳遞路線推算，得到個軸的運動和動力參數(shù)：各軸轉(zhuǎn)速圄-電動機經(jīng)過變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)后選用的轉(zhuǎn)速范圍口 =270360-電動機至工作軸的傳動比2各軸輸入功率:I軸II軸m軸卷筒軸一 12.75 0.99 0.98=12.37kw3各軸輸出功率I軸-川軸輸出功率分別為u軸川軸卷筒軸4各軸輸入轉(zhuǎn)矩:電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩由公式k |轉(zhuǎn)矩T(Nm轉(zhuǎn)速N(r/mi n傳動比i效率Q名稱輸入輸出輸入輸出電動機1543827036030.96I軸

29、1123.114.414.111146 1527.91497.390 120U軸13.513.27331.57184.913.24 17.656.80.95589774.69579.1川軸30417.29809.4.410.9512.712.595540554.39743.3411卷筒29511.28617.10.99軸12.312.241347539337.38153.443.4本章小結(jié)首先，采用了變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)電機速度并且實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運動，來實現(xiàn)抽油 機的上下沖程工作，變頻調(diào)速器的選用減少了傳統(tǒng)換向機構(gòu)，其工作穩(wěn)定且整 體結(jié)構(gòu)簡單方便可行，確定了傳動方案即：電動機變頻調(diào)速器）-帶傳動-雙極圓

30、柱減速器-配重滾筒-工作滾筒-導(dǎo)向輪 圖3.1 ）。然后，根據(jù)分別根據(jù)抽油 機上沖程所需的最大功率與配重提供的功率計算得到電動機的最大所需功率為II選取額定功率為15kw的防爆電機其型號為：YB2-180L-6同時綜合市場口碑及性價比好的因素選用變頻調(diào)速器的型號 為：易能DES1000-4T0185G0220P 18.5K其市場價約為2560元。最后，根據(jù) 井口的速度與工作滾筒的直徑確定了總傳動比，分配了傳動比，確定了傳動參 表 3.3 ）。4 v帶傳動的設(shè)計及選定4.1帶輪的設(shè)計已知電動機的型號為 YB2-180L-6額定功率為 15KW轉(zhuǎn)速耳為 270360r/min帶傳動比i為3一天運轉(zhuǎn)

31、時間為24小時1）確定計算功率計算功率為：Pca=Ka Pd=1.5 15=22.5KW2）選取窄V帶的帶型根據(jù)Pea,和小帶輪轉(zhuǎn)速n確定用V帶帶型。窄V,故選15N/15J型窄V 帶。dmin =300mm選擇標準值取d1=355mmd2=d1 x i= 355 x 3=1065mm選擇標準值取d2= 1060，選取標準值：D2=710mm3）驗算V帶的速度由公式|帶速在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。4）確定V帶基準長度Li和中心距a初取 ao=1400mm由公式取基準長度帶長Li=5000mm計算中心距a及其變動范圍=1400+ =1365mmamin =a-0.015Ld =1365-0

32、.015 5區(qū)00=1290mm amax=a+0.03Ld =1365+0.03 5000 =1515mm5）帶輪包角=1800-=149所以合適 LI對于新安裝的V帶，初拉力1.5 口，運轉(zhuǎn)后為1.3 L422作用在軸上的壓力=5715.93N4.2.3帶輪寬度B=帶輪用鑄造的方法制造，選用鋼材HT=1004.3本章小結(jié)首先，根據(jù)已知條件計算出 v帶的速度為v=56.7m/s，根據(jù)相關(guān)公式計算 得到中心距為a=1365mm, v帶根數(shù)給Z=3，同時選取v帶型號為：15N/15J型 窄V帶。然后，根據(jù)相關(guān)公式計算得到 v帶拉力為988N,軸壓力為5719N最后計算得到帶輪寬度為小帶輪大帶輪

33、5齒輪傳動的設(shè)計5.1高速級齒輪傳動設(shè)計及校核5.1.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 減速器工作速度不高，載荷一般，故選用 8級精度 因載荷不大，減速器需要雙向工作，所以選用直齒圓柱齒輪。大齒輪材料 材料選擇選小齒輪材料為 40Cr調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS, 為45鋼調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS 選小齒輪的齒數(shù)為19，大齒輪的齒數(shù)為19X 7=133，5.1.2按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式4 8）進行計算，即5-1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 可1 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 選取齒寬系數(shù) 查的材料的影響系數(shù)為按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限為

34、;大齒輪的接觸疲勞強度極限計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 接觸疲勞強度系數(shù) ; 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%安全系數(shù)S=1,計算有計算 計算小齒輪分度圓直徑，代入I中較小的值 計算圓周速度 計算齒寬 。 計算齒寬與齒咼直逼齒高U 計算載荷系數(shù)。根據(jù)亠J , 8級精度，查的動載荷系數(shù) I直齒輪， f。使用系數(shù)為 山用插值法查的8級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時，由I丨訶，.= 查得二J，故載荷系數(shù) 按實際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑, 計算模數(shù)m5.1.3按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度設(shè)計公式為確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 差得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲強度極限 彎曲疲勞壽命系數(shù)；1 II

35、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 計算載荷系數(shù)K。 查取齒形系數(shù)。1717 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 1717 計算大、小齒輪的14 并加以比較大齒輪的值大。設(shè)計計算對此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承 載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)6.3并就近圓整為標準值m=7mm按接觸強度算得的分度圓直徑0，算出小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)5.1.4幾何尺寸計算 計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度取I表5.1高速級齒輪的參數(shù)名稱代

36、號單位小齒輪大齒輪中心距amm729傳動比i6.8模數(shù)回mm6齒數(shù)z31212分度圓直徑dmm1861272齒頂圓直徑s 丁mm1981284齒根圓直徑lslmm1711257齒寬bmm1861765.2低速級齒輪傳動設(shè)計及校核5.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 減速器工作速度不高，載荷一般，故選用8級精度 因載荷不大，減速器需要雙向工作，所以選用直齒圓柱齒輪。大齒輪材料為45 材料選擇選小齒輪材料為 40Cr調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS, 鋼調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪的齒數(shù)為19，大齒輪的齒數(shù)為19X4.28=81，5.2.2按齒面接觸強度設(shè)計

37、由設(shè)計計算公式48）進行計算，即確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù)匚丨。 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 選取齒寬系數(shù)。 查的材料的影響系數(shù)為 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限為的接觸疲勞強度極限 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 接觸疲勞強度系數(shù) ;一f 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%安全系數(shù)S=1,計算有計算計算小齒輪分度圓直徑，代入Id中較小的值 計算圓周速度 計算齒寬 。計算齒寬與齒咼直逼X齒高 計算載荷系數(shù)。根據(jù)二_ , 8級精度，查的動載荷系數(shù) I直齒輪， 1。使用系數(shù)為 7用插值法查的8級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時，。由一1二f=丨查得亠，故載荷系數(shù) 按實際的載荷系數(shù)校正算得的分

38、度圓直徑, 計算模數(shù)m523按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度設(shè)計公式為確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值差得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪的彎曲強度極限 彎曲疲勞壽命系數(shù) I 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 計算載荷系數(shù)K。 查取齒形系數(shù) 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 計算大、小齒輪的卜|并加以比較大齒輪的值大。設(shè)計計算對此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑 即模數(shù)與齒數(shù)的乘 積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 11.99并就近圓整為標準值 m=12m

39、m按 接觸強度算得的分度圓直徑-f ，算出小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)524幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度表5.2低速級齒輪的參數(shù)名稱代號單位小齒輪大齒輪中心距amm865傳動比i4.41模數(shù)amm10齒數(shù)z32141分度圓直徑dmm3201410齒頂圓直徑日mm3401430齒根圓直徑回mm2951385齒寬bmm3203105.3本章小結(jié)根據(jù)齒輪的相關(guān)計算設(shè)計分別計算了高低速齒輪相關(guān)參數(shù)如下:表5.3 高速級齒輪的參數(shù)名稱代號單位小齒輪大齒輪中心距amm729傳動比i6.8模數(shù)amm6齒數(shù)z31212分度圓直徑dmm1861272齒頂圓直徑3mm1981284齒根圓直徑到mm1711257齒寬bmm186176表5.4低速級齒輪的參數(shù)名稱代號單位小齒輪大齒輪中心距amm865傳動比i4.41模數(shù)Jmm10齒數(shù)z32141分度圓直徑dmm3201410齒頂圓直徑mm3401430齒根圓直徑二mm2951385齒寬bmm3203106軸及軸上鍵的設(shè)計6.1 I軸的設(shè)計及相關(guān)鍵的設(shè)計 高速軸的材料選用 -I表面淬火，硬部度查表得取 三由此依次設(shè)計I軸的軸