驅動與傳動PPT課件

1、2021-11-191 一、柴油機驅動特點一、柴油機驅動特點 柴油機廣泛用作鉆井設備動力。其主要特點是：柴油機廣泛用作鉆井設備動力。其主要特點是： (1) (1) 不受地區(qū)限制，具有自持能力不受地區(qū)限制，具有自持能力。無論寒帶、熱帶、高無論寒帶、熱帶、高原、山地、平原、沙漠、沼澤、海洋，自帶燃料都可工作，原、山地、平原、沙漠、沼澤、海洋，自帶燃料都可工作，這對勘探和開發(fā)新油田是非常重要的。這對勘探和開發(fā)新油田是非常重要的。 (2) (2) 產(chǎn)品系列化產(chǎn)品系列化，不同級別鉆機，可采用所謂，不同級別鉆機，可采用所謂“積木式積木式”，即增加相同類型機組數(shù)目的辦法，以增加總裝機功率，從即增加相同類型機

2、組數(shù)目的辦法，以增加總裝機功率，從而減少柴油機品種。而減少柴油機品種。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第1頁/共40頁2021-11-192 (3) (3) 在性能上，轉速可平穩(wěn)調節(jié)，能防止工作機過載，避免出在性能上，轉速可平穩(wěn)調節(jié)，能防止工作機過載，避免出設備事故設備事故。（全程調速器可以實現(xiàn)一定范圍的自動調速）。（全程調速器可以實現(xiàn)一定范圍的自動調速） (4) (4) 結構緊湊，體積小，重量輕，便于搬遷移運，適于野外流結構緊湊，體積小，重量輕，便于搬遷移運，適于野外流動作業(yè)動作業(yè)。 (5) (5) 扭矩曲線較平坦，適應性系數(shù)小扭矩曲線較平坦，適應性系數(shù)小(1.05(1.051.15)1

3、.15)，過載能力有，過載能力有限；轉速調節(jié)范圍窄限；轉速調節(jié)范圍窄(1.3(1.31.8)1.8)；噪音大，影響工人健康；與電；噪音大，影響工人健康；與電驅動比較，驅動傳動效率低，燃料成本高等。（缺點）驅動比較，驅動傳動效率低，燃料成本高等。（缺點）柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第2頁/共40頁2021-11-193二、柴油機驅動特二、柴油機驅動特性性 柴油機驅動特性就是柴油機驅動特性就是柴油機自身的特性，包括柴油機自身的特性，包括外特性外特性、負荷特性負荷特性、調速調速特性特性以及以及通用特性。通用特性。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第3頁/共40頁2021-11-194二、柴

4、油機驅動特性二、柴油機驅動特性 1 1外特性外特性 當噴油量為最大時，性能參數(shù)當噴油量為最大時，性能參數(shù)NeNe、MeMe 、gege等參數(shù)隨等參數(shù)隨n n變化的規(guī)律性，即外變化的規(guī)律性，即外特性。特性。 外特性是正確選擇及合理使用發(fā)動機的外特性是正確選擇及合理使用發(fā)動機的基礎。（參考基礎。（參考Z12V190BZ12V190B柴油機外特性）柴油機外特性）。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動(1)曲線定量地指明了不同轉速下的Ne、Me和ge的值。(2)曲線指明了最大功率Nmax、最大扭矩Mmax、最大功率時扭矩Me、最小耗油量gemin及相應的經(jīng)濟轉速，可確定適應性系數(shù)和合理的工作轉速范圍第

5、4頁/共40頁2021-11-1952 2負荷特性負荷特性 定轉速下油耗量定轉速下油耗量gege隨功率隨功率NeNe而變而變化的規(guī)律，稱化的規(guī)律，稱負荷特性負荷特性。 依據(jù)負荷特性，可確定動力機在依據(jù)負荷特性，可確定動力機在定轉速下工作時的經(jīng)濟負荷，即耗油定轉速下工作時的經(jīng)濟負荷，即耗油率最小時柴油機的功率范圍。率最小時柴油機的功率范圍。方法：由坐標原點引射線與方法：由坐標原點引射線與gege曲線相曲線相切，切點所對應之功率即最經(jīng)濟的功切，切點所對應之功率即最經(jīng)濟的功率，因為該點率，因為該點NeNe與與gege比值最大。比值最大。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第5頁/共40頁2021-1

6、1-196 3 3調速特性調速特性 油門手柄固定，油泵齒條由調速器自動控油門手柄固定，油泵齒條由調速器自動控制時，制時，NeNe、MeMe與轉速與轉速n n的關系，稱的關系，稱調速特性調速特性。 由調速特性知，裝有全制式調速器的柴油由調速特性知，裝有全制式調速器的柴油機，負荷可以在很大范圍內變化，而轉速則可機，負荷可以在很大范圍內變化，而轉速則可維持維持55的變化。調節(jié)油門手柄位置，可得的變化。調節(jié)油門手柄位置，可得到一系列形狀類似的調速線。到一系列形狀類似的調速線。 在選擇匹配和操作使用柴油機時，聯(lián)合在選擇匹配和操作使用柴油機時，聯(lián)合工作點都應在調速線上。若外載超過工作點都應在調速線上。若外

7、載超過e e點，點，發(fā)動機將在超負荷工況下運行，動力性和經(jīng)濟發(fā)動機將在超負荷工況下運行，動力性和經(jīng)濟性指標都會變壞，這是不利的。性指標都會變壞，這是不利的。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第6頁/共40頁2021-11-1974 4、通用特性、通用特性 右圖是右圖是Z12V190BZ12V190B柴柴油機的通用特性曲線，油機的通用特性曲線，最內層的等油耗率曲最內層的等油耗率曲線線表明發(fā)動機最經(jīng)濟表明發(fā)動機最經(jīng)濟的工作范圍的工作范圍。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第7頁/共40頁2021-11-198三、鉆機柴油機的典型工況和功率標定（了解） 1 1典型工況典型工況 柴油機驅動鉆機三大

8、工作機組時，典型工況有二：柴油機驅動鉆機三大工作機組時，典型工況有二： (1) (1) 起升作業(yè)驅動絞車起升作業(yè)驅動絞車，功率在范圍內周期地變化，功率在范圍內周期地變化( (柴油機配以變矩器時，采用遠控油門裝置，負荷變化幅度稍小些柴油機配以變矩器時，采用遠控油門裝置，負荷變化幅度稍小些) )。每提升一根立根受載時間不長，工作是斷續(xù)的即間歇受載。（一般正每提升一根立根受載時間不長，工作是斷續(xù)的即間歇受載。（一般正常作業(yè)時：其功率不宜超過其最大功率的常作業(yè)時：其功率不宜超過其最大功率的8080。）。） (2) (2) 鉆進時驅動鉆井泵，或同時驅動泵與轉盤鉆進時驅動鉆井泵，或同時驅動泵與轉盤 ，接近

9、或達到滿功，接近或達到滿功率運行，速度不變或變化很小。持續(xù)工作，每次可達率運行，速度不變或變化很小。持續(xù)工作，每次可達10h10h以上。（以上。（正常正常鉆井作業(yè)是一般使其在不超過其最大功率鉆井作業(yè)是一般使其在不超過其最大功率7575的工況下運轉。）的工況下運轉。） 柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第8頁/共40頁2021-11-199三、鉆機柴油機的典型工況和功率標定（了解） 2 2功率標定功率標定 標定功率的原則是根據(jù)柴油機的用途、特點，考慮其動標定功率的原則是根據(jù)柴油機的用途、特點，考慮其動力性、經(jīng)濟性及使用壽命的平衡力性、經(jīng)濟性及使用壽命的平衡。鉆機柴油機應根據(jù)其鉆井過。鉆機柴油機

10、應根據(jù)其鉆井過程中工況的特點來標定其功率及相應的使用轉速。程中工況的特點來標定其功率及相應的使用轉速。 (1) (1) 起升功率起升功率NNd d與轉速與轉速n nd d 指用于起升時驅動絞車的功率和轉速。指用于起升時驅動絞車的功率和轉速。 NNd d取國標規(guī)定的取國標規(guī)定的12h12h功率，使用轉速功率，使用轉速n nd d可取該機的額定轉速?？扇≡摍C的額定轉速。 柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第9頁/共40頁2021-11-1910 (2) (2)鉆進功率鉆進功率N Ndrdr與轉速與轉速n ndrdr 指用于鉆進時驅動泵和轉盤的功率和轉速。由于驅動泵和轉盤進行作指用于鉆進時驅動泵和

11、轉盤的功率和轉速。由于驅動泵和轉盤進行作業(yè)時，柴油機在接近或達到滿負荷工況持續(xù)運行，業(yè)時，柴油機在接近或達到滿負荷工況持續(xù)運行， N Ndrdr和轉速和轉速n ndrdr都應定都應定得稍低些，可取相當于國標規(guī)定得稍低些，可取相當于國標規(guī)定持續(xù)功率持續(xù)功率。 n ndrdr取該機的經(jīng)濟轉速。取該機的經(jīng)濟轉速。 國產(chǎn)鉆機用國產(chǎn)鉆機用Z190Z190系列柴油機基本型號的功率標定見下表所示：系列柴油機基本型號的功率標定見下表所示：分為分為12h12h功率和持續(xù)功率兩級，但轉速是相同的。功率和持續(xù)功率兩級，但轉速是相同的。美國卡特匹勒美國卡特匹勒(Caterpiller)159(6X(Caterpill

12、er)159(6X”) )系列柴油機，系列柴油機，V V形增壓中冷，形增壓中冷，用于機械驅動鉆機時，按起升工況用于機械驅動鉆機時，按起升工況( (驅動絞車驅動絞車) )和鉆進工況和鉆進工況( (驅動鉆井泵和驅動鉆井泵和轉盤轉盤) )標定功率，兩種工況的轉速不相同。標定功率，兩種工況的轉速不相同。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第10頁/共40頁2021-11-1911四、國產(chǎn)四、國產(chǎn)Z190Z190系列鉆機柴油機系列鉆機柴油機( (了解了解) ) 濟南柴油機廠研制生產(chǎn)的濟南柴油機廠研制生產(chǎn)的Z190Z190系列柴油機包括有系列柴油機包括有Z8V190Z8V190，Z8V190Z8V1901

13、 1，Z8V190Z8V1902 2和和Z812V190BZ812V190B，Z12V190BZ12V190B1 1，Z12V190BZ12V190B2 2等基本機型等基本機型及相應的配套機座及相應的配套機座( (即帶有風扇、水箱和底架的動力機組，如即帶有風扇、水箱和底架的動力機組，如PZl2V190B)PZl2V190B)。此外，還發(fā)展有能適應不同環(huán)境、滿足不同性能要求的。此外，還發(fā)展有能適應不同環(huán)境、滿足不同性能要求的專用機型。該類機型已有九千多臺服務于石油鉆探市場。專用機型。該類機型已有九千多臺服務于石油鉆探市場。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第11頁/共40頁2021-11-19

14、12系列柴油機型號編制的含義為：系列柴油機型號編制的含義為： PZl2V190BDPZl2V190BD表示配套機、增壓、表示配套機、增壓、1212缸、缸、V V型排列、缸徑型排列、缸徑190190、改造順序號、改造順序號B B、電驅動鉆機用、標定轉速為、電驅動鉆機用、標定轉速為1500r1500rminmin、標定、標定1212小時功率。小時功率。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第12頁/共40頁2021-11-1913柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第13頁/共40頁2021-11-1914 隨著石油鉆探技術和裝備的更新，以及我國的油氣開發(fā)趨勢，對鉆機隨著石油鉆探技術和裝備的更新，以

15、及我國的油氣開發(fā)趨勢，對鉆機動力提出了以下要求：動力提出了以下要求： (1)(1)適應沙漠縱深地區(qū)風沙大、日溫差大以及自動化程度高、無人值守的適應沙漠縱深地區(qū)風沙大、日溫差大以及自動化程度高、無人值守的要求；要求； (2)(2)適應高原、高寒地區(qū)空氣稀薄、超低溫的環(huán)境；適應高原、高寒地區(qū)空氣稀薄、超低溫的環(huán)境； (3)(3)深井鉆探，要求柴油機單臺功率大、載荷變化頻繁，在部分載荷下經(jīng)深井鉆探，要求柴油機單臺功率大、載荷變化頻繁，在部分載荷下經(jīng)濟性好；濟性好； (4)(4)每臺鉆機配備柴油機臺數(shù)少，移運方便；每臺鉆機配備柴油機臺數(shù)少，移運方便； (5)(5)能遠距離控制，可靠性高，故障率低。能遠

16、距離控制，可靠性高，故障率低。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第14頁/共40頁2021-11-1915 為適應上述要求，為適應上述要求，190190系列柴油機在近十年來性能和可靠性都有較大的系列柴油機在近十年來性能和可靠性都有較大的提高。例如主導產(chǎn)品提高。例如主導產(chǎn)品Z12V190BZ12V190B改型為改型為G12V190ZLG12V190ZL，于，于19991999年研制成功。該年研制成功。該型柴油機在性能指標、可靠性、自動監(jiān)控、解決型柴油機在性能指標、可靠性、自動監(jiān)控、解決“三漏三漏”和外觀質量等方和外觀質量等方面都有顯著提高。面都有顯著提高。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第

17、15頁/共40頁2021-11-1916五、電動鉆機用柴油機五、電動鉆機用柴油機 G12V190ZLD G12V190ZLD 簡簡介介( (自學自學) 柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第16頁/共40頁2021-11-1917六、機械傳動系統(tǒng)（重點）六、機械傳動系統(tǒng)（重點） 機械驅動鉆機的傳動方案依據(jù)鉆機的用途、鉆井深度、機械驅動鉆機的傳動方案依據(jù)鉆機的用途、鉆井深度、所采用的驅動類型及主傳動元件的不同而異。但是，任何一所采用的驅動類型及主傳動元件的不同而異。但是，任何一種鉆機其傳動系統(tǒng)的基本組成和所承擔的任務卻具有共性，種鉆機其傳動系統(tǒng)的基本組成和所承擔的任務卻具有共性，都主要是由都主要

18、是由并車、倒車、減速增矩、變速變矩及轉換方向并車、倒車、減速增矩、變速變矩及轉換方向等等幾部分所構成，將一臺或幾臺驅動機組的動力及運動單獨地幾部分所構成，將一臺或幾臺驅動機組的動力及運動單獨地或統(tǒng)一地傳遞給各工作機，以滿足鉆井工作的需要。或統(tǒng)一地傳遞給各工作機，以滿足鉆井工作的需要。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第17頁/共40頁2021-11-1918六、機械傳動系統(tǒng)（重點）六、機械傳動系統(tǒng)（重點）1 1并車并車 現(xiàn)代機械驅動鉆機都采用兩臺以上驅動機組，因現(xiàn)代機械驅動鉆機都采用兩臺以上驅動機組，因此存在并車問題。廣泛采用的并車方式是：柴油機直此存在并車問題。廣泛采用的并車方式是：柴油機

19、直接驅動，膠帶并車傳動，如接驅動，膠帶并車傳動，如ZJ32JZJ32J2 2（參見參見3232頁頁圖圖），），ZJ45J(ZJ45J(參見參見3434頁圖頁圖) )；柴油機；柴油機液力驅動，鏈液力驅動，鏈條并車傳動，如條并車傳動，如ZJ45 (ZJ45 (參看參看3333頁圖頁圖) ) 。柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第18頁/共40頁2021-11-1919倒車方式倒車方式齒正車、鏈倒車齒正車、鏈倒車電力倒車（電驅動鉆機）電力倒車（電驅動鉆機）柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第19頁/共40頁2021-11-1920(1)(1)齒正車、鏈倒車齒正車、鏈倒車( (齒輪傳動正車、鏈傳動

20、倒車齒輪傳動正車、鏈傳動倒車) ) 大慶大慶130130鉆機鉆機就是齒正車、鏈倒車，就是齒正車、鏈倒車，但但1 1號機組本身不號機組本身不能倒車（不參與倒車）能倒車（不參與倒車）。有的鉆機，齒正車傳動副和鏈。有的鉆機，齒正車傳動副和鏈倒車傳動副安置在同一傳動箱的兩根平行軸上。倒車傳動副安置在同一傳動箱的兩根平行軸上。 柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第20頁/共40頁2021-11-1921柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第21頁/共40頁2021-11-19222 2倒車倒車(2)(2)雙錐齒輪正倒車雙錐齒輪正倒車 這種方案適用于轉盤單這種方案適用于轉盤單獨倒車，需一個單獨的正獨倒車

21、，需一個單獨的正倒車箱，齒輪鉆機常采用倒車箱，齒輪鉆機常采用該方案。如該方案。如圖所示圖所示的的ZJl30ZJl303 3鉆機。鉆機。 錐齒輪倒車，短萬向軸錐齒輪倒車，短萬向軸水平傳轉盤，可使鉆臺面水平傳轉盤，可使鉆臺面寬敞；缺點是增加了一付寬敞；缺點是增加了一付角傳動。角傳動。 離合器柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第22頁/共40頁2021-11-19232 2倒車倒車（3)3)鏈正車、齒倒車鏈正車、齒倒車 鏈條鉆機必須采用齒傳動倒車鏈條鉆機必須采用齒傳動倒車，如，如ZJ45ZJ45鉆機鉆機等，倒車齒輪副即置于鏈條變速箱中，可不必等，倒車齒輪副即置于鏈條變速箱中，可不必另設倒車箱另設倒

22、車箱. . ZJ45J ZJ45J 鉆機傳動圖鉆機傳動圖柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第23頁/共40頁2021-11-1924(4(4） 電力倒車（電驅動鉆電力倒車（電驅動鉆機）機）柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第24頁/共40頁2021-11-19253、變速 絞車和轉盤需要不同的轉速，動力機不能提供所有的條速范圍，絞車和轉盤需要不同的轉速，動力機不能提供所有的條速范圍，必須設置一定的機械檔，機械鉆機需要的機械檔位更多。必須設置一定的機械檔，機械鉆機需要的機械檔位更多。ZJ45J 鉆機傳動圖柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第25頁/共40頁2021-11-1926柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第26頁/共40頁2021-11-1927柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第27頁/共40頁2021-11-1928柴油機驅動柴油機驅動機械傳動機械傳動第28頁/共40頁2021-11-1929返回22返回10第二章 鉆機的驅動與傳動返回27ZJ45J ZJ45J 鉆機傳動圖鉆機傳動圖第29頁/共40頁2021-11-1930F3203DH鉆機傳動圖返回67返回10第二章 鉆機的驅動與傳動第30頁/共40頁2021-11-1931返回19返回27第二章 鉆機的驅動與傳動第31頁/共40頁202