機(jī)動(dòng)自裝卸抽油桿管運(yùn)輸車的車載設(shè)備設(shè)計(jì)

1、答辯人：周光哲導(dǎo) 師：劉峰教授機(jī)動(dòng)自裝卸抽油桿管運(yùn)輸車的車載設(shè)備設(shè)計(jì)2015年 6月16號(hào)2015 2015 屆學(xué)士畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆學(xué)士畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯目 錄選題背景方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)一選題背景（ ）選題背景一現(xiàn)在大多數(shù)油田抽油桿管運(yùn)輸車在油田現(xiàn)場(chǎng)需要工人進(jìn)行裝卸，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。采用機(jī)動(dòng)自裝抽油桿管運(yùn)輸車可以顯著減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、節(jié)約運(yùn)輸成本，還能防止在裝卸過(guò)程中抽油桿的損傷。選題意義二方案設(shè)計(jì)（ ）方案一方案設(shè)計(jì)一車載設(shè)備布局1 液壓站；2 隨車起重機(jī)；3 前擋板；4 側(cè)立柱；5 液壓絞車；6 滑道（ ）方案一方案設(shè)計(jì)一裝載原理1 液壓絞車；2 側(cè)立柱；3 鋼絲繩；4

2、 抽油桿；5 鋼絲繩扣；6 滑道（ ）方案一優(yōu)缺點(diǎn)一優(yōu)點(diǎn)1.隨車起重機(jī)具有靈活方便機(jī)動(dòng)性好，種類型號(hào)齊全，可以直接選用市場(chǎng)上的產(chǎn)品。缺點(diǎn)1.液壓絞車布置在外側(cè)使裝載空間變窄，減小抽油桿管運(yùn)輸數(shù)量。2.隨車起重機(jī)的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，操作繁瑣。（ ）方案二方案設(shè)計(jì)二車載設(shè)備布局1液壓站；2前擋板；3臺(tái)板；4卸料機(jī)構(gòu)；5側(cè)立柱；6滑道；7液壓缸；8液壓絞車（ ）方案二方案設(shè)計(jì)一裝載原理1 液壓絞車；2 側(cè)立柱；3 抽油桿；4 鋼絲繩扣；5 滑道；6 臺(tái)板；7 鋼絲繩（ ）方案二方案設(shè)計(jì)一卸載原理1 滑道；2 卸料機(jī)構(gòu)；3 臺(tái)板；4 液壓缸（ ）方案二優(yōu)缺點(diǎn)一優(yōu)點(diǎn)1.液壓絞車布置在側(cè)立柱內(nèi)側(cè)，充分利用了車

3、廂寬度。2.只需兩液壓缸完成卸載作業(yè)，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)1.安裝臺(tái)板使整車重心升高、浪費(fèi)空間。三結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ ）底盤(pán)選型一機(jī)動(dòng)自裝卸抽油桿管運(yùn)輸車選用底盤(pán)類型為二類底盤(pán)。單根抽油桿的長(zhǎng)度為8m，單根抽油管的長(zhǎng)度為10m，底盤(pán)的車廂長(zhǎng)度大于9m。底盤(pán)選用北奔牌ND13103D44J型二類底盤(pán)。項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱數(shù)值數(shù)值整備質(zhì)量（整備質(zhì)量（kg）9980總質(zhì)量（總質(zhì)量（kg）31000軸數(shù)軸數(shù)4軸距（軸距（mm）1700+4425+1350外形尺寸（長(zhǎng)寬外形尺寸（長(zhǎng)寬高高/mm）1164025003030底盤(pán)選擇（ ）底盤(pán)選型一發(fā)動(dòng)機(jī)選用底盤(pán)配套發(fā)動(dòng)機(jī)，因?qū)囕v動(dòng)力性能要求高，故選用大功率發(fā)

4、動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為WP6.270。發(fā)動(dòng)機(jī)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)制造發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商廠商排量（排量（mL）功率（功率（kW）額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速（r/min）WP6.270濰坊維柴道依茨柴油機(jī)有限公司67501982300（ ）整車三維模型二（ ）整車三維模型二動(dòng)作過(guò)程四液壓系統(tǒng)（ ）液壓系統(tǒng)原理一液壓能量傳遞路線液壓泵卸料機(jī)構(gòu)液壓絞車液壓缸液壓馬達(dá)（ ）液壓系統(tǒng)原理一液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)包括兩個(gè)回路，分別為裝載回路和卸載回路。根據(jù)機(jī)動(dòng)自裝卸抽油桿管運(yùn)輸車的實(shí)際工作情況，裝載作業(yè)和卸載作業(yè)不可能同時(shí)進(jìn)行，所以兩個(gè)回路共用一個(gè)液壓泵。（ ）液壓系統(tǒng)原理一裝載回路1 制動(dòng)液壓缸；2 液壓馬達(dá)；3

5、 液控單向閥；4、6 單向節(jié)流閥；5 分流集流閥； 7 電磁換向閥；8 電磁換向閥；9 單向閥；10 溢流閥；11 液壓泵；12 濾油器（ ）液壓系統(tǒng)原理一卸載回路1、2 液壓缸；1XK、2XK行程開(kāi)關(guān)； 3 液控單向閥；4、5 電磁換向閥； 6 單向閥；7 溢流閥；8 液壓泵；9 濾油器（ ）液壓元件選擇二液壓缸液壓缸推力F=84.7kN，液壓系統(tǒng)壓力P=16MPa，機(jī)械效率=0.95。mpFA液壓缸有效工作面積A=5.57103mm2，圓整后d=100mm，活塞桿直徑為無(wú)桿腔直徑的0.6倍，d1=60mm。（ ）液壓元件選擇二液壓馬達(dá)液壓絞車的拉力為2kN，最大出繩速度v為2m/s，卷筒直

6、徑為210mm，絞車轉(zhuǎn)速n=90r/min，轉(zhuǎn)矩T=210Nm，絞車功率P=1.98kW。根據(jù)絞車額定功率選用OMM-12.5型液壓馬達(dá)。排量最大扭矩（連續(xù)）轉(zhuǎn)速最大流量（連續(xù)）額定功率12.8ml/r1500r/min20L/m2.5kW表4-1 OMM-12.5型液壓馬達(dá)基本參數(shù)（ ）液壓元件選擇二液壓泵兩個(gè)液壓馬達(dá)所需流量為40L/m。兩個(gè)液壓缸所需流量為0.09L/m。液壓泵的流量QH=144 L/m。液壓泵選用PEF-31028/1DT.型定量葉片泵。排量（排量（ml/r）額定壓力額定壓力（MPa）額定功率額定功率（kW）轉(zhuǎn)速范圍轉(zhuǎn)速范圍（r/min）28165.58002800表4

7、-2 PEF-31028/1DT.型葉片泵基本參數(shù)（ ）液壓站設(shè)計(jì)二油箱 （ ）液壓站設(shè)計(jì)二液壓站液壓站是液壓系統(tǒng)各元件組合而成的整體。液壓站由液壓泵、油箱、蓄能器組件、液壓閥組、測(cè)壓儀表和通氣過(guò)濾器等組成。五傳動(dòng)系統(tǒng)（ ）分動(dòng)箱傳動(dòng)路線設(shè)計(jì)一動(dòng)力傳遞路線發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速器將動(dòng)力傳遞給分動(dòng)箱，分動(dòng)箱把動(dòng)力分為兩部分，一部分傳遞給后橋驅(qū)動(dòng)車輛行駛，另一部分傳遞給液壓泵，給液壓系統(tǒng)供能。（ ）分動(dòng)箱傳動(dòng)路線設(shè)計(jì)一分動(dòng)箱傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1 輸入軸齒輪；2 離合器；3 輸出軸齒輪1；4 結(jié)合齒圈；5 輸出軸齒輪2（ ）齒輪設(shè)計(jì)及校核二齒輪參數(shù)齒數(shù)齒數(shù)分度圓分度圓直徑直徑模數(shù)模數(shù)傳動(dòng)比傳動(dòng)比材料材料熱處

8、理熱處理小齒輪4020051.540Cr調(diào)質(zhì)大齒輪6030045鋼調(diào)質(zhì)（ ）齒輪設(shè)計(jì)及校核二齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力（MPa）接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力（MPa）小齒輪594468大齒輪555齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力（MPa）彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力（MPa）小齒輪456177大齒輪350178（ ）齒輪設(shè)計(jì)及校核二有限元分析使用Solidworks中的simulation插件對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，小齒輪材料為40Cr，屈服強(qiáng)度為620MPa，最大應(yīng)力為60MPa；大齒輪材料為45鋼，屈服強(qiáng)度為530MPa，最大應(yīng)力為50MPa。（ ）輸入軸設(shè)計(jì)及校核三輸入軸參數(shù) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速

9、（r/min）功率（功率（kW）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩（Nm）輸入軸輸入軸2300186772（ ）輸入軸設(shè)計(jì)及校核三輸入軸強(qiáng)度計(jì)算最大當(dāng)量彎矩Mmax=356368Nmm。31max 1.0bMd （ ）輸入軸設(shè)計(jì)及校核三有限元分析使用Solidworks中的simulation插件對(duì)輸入軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。結(jié)果表明輸入軸最大應(yīng)力處為與齒輪連接的平鍵處，輸入軸材料為45鋼，屈服強(qiáng)度為530MPa，最大應(yīng)力為107MPa，輸入軸的強(qiáng)度復(fù)合要求?？?結(jié)本文主要做了一下工作：1.調(diào)研了油田特種車輛的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。了解現(xiàn)有抽油桿管運(yùn)輸車的工作原理及其特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其不足之處。2.針對(duì)現(xiàn)有車輛的不足并結(jié)合油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)抽油桿管運(yùn)輸車車載裝置的工作原理及傳動(dòng)方案。3. 設(shè)計(jì)計(jì)算車載裝置零部件的尺寸和布置