抽油機(jī)減速器設(shè)計(jì)

1、引言CYJ11.6 336.8B抽油機(jī)減速器設(shè)計(jì)1引言1.1抽油機(jī)簡(jiǎn)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(jī)發(fā)展 到了如今各種形式的釆油設(shè)備：如長(zhǎng)沖程的無(wú)游梁式抽油機(jī)，電動(dòng)潛油泵，水力活 塞泵等無(wú)梁式釆油設(shè)備，這些釆油設(shè)備的問(wèn)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(fèi)用，克服了常規(guī)式游梁抽油機(jī)的某些缺點(diǎn)， 但金無(wú)赤金, 這些設(shè)備也有些缺點(diǎn)。本論文擁有資料：目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計(jì)圖紙查看地址：游梁式抽油機(jī)

2、的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guó)油田機(jī)械釆油井中98%還是釆用常規(guī) 型游梁式抽油機(jī)，在國(guó)外比例也占首位。游梁式抽油機(jī)整套裝置由三部分組成：一、地面設(shè)備一一游梁式抽油機(jī)，它由電動(dòng)機(jī)，減速箱和四連桿機(jī)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(jì)背景近年來(lái)，隨著石油鉆米工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于鉆米設(shè)備的要求也就越來(lái)越高。 因此，作為采油設(shè)備的一個(gè)重要組成部分一一減速器，也得到了相應(yīng)的改進(jìn)和提高。 為提高采油效率，設(shè)計(jì)更加合理而精密的減速器成為當(dāng)務(wù)之急。本設(shè)計(jì)的目的在于 根據(jù)CYJ11.6-3-36-8

3、B型號(hào)抽油機(jī)設(shè)計(jì)出一款與之相匹配的減速器，在動(dòng)力傳輸， 軸承潤(rùn)滑等方面做出更好的改進(jìn)，使之更加合理，經(jīng)濟(jì)。1.3國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)改革開放以來(lái)，我國(guó)引進(jìn)一批先進(jìn)的加工裝備。通過(guò)不斷引進(jìn)、消化和吸收國(guó) 外先進(jìn)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(jì)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(jí)提高到GB10095 88的6級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn) 定在45級(jí)。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(dòng)效率有了大幅度的提高，對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到明顯的作用。 從1988年以

4、來(lái)，我國(guó)相繼制定了 50-60種齒輪和蝸桿減速器的標(biāo)準(zhǔn)，研制了許多新 型減速器，這些產(chǎn)品大多數(shù)達(dá)到了 20世紀(jì)80年代的國(guó)際水平。目前，我國(guó)可設(shè)計(jì) 制造2800kW的水泥磨減速器、1700伽軋鋼機(jī)的各種齒輪減速器。各種棒材、線材 軋機(jī)用減速器可全部采用硬齒面。但是，我國(guó)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(guò)渡會(huì)經(jīng)歷一段較長(zhǎng)的時(shí)間。本論文擁有資料：目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計(jì)圖紙查看地址：近十幾年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jì)算機(jī)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(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)以及員工技術(shù)素質(zhì)與創(chuàng)新精神，是2l世紀(jì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。在2l世紀(jì)成套機(jī)械裝備中.齒輪仍然是機(jī)械傳動(dòng)的基本部件。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù) 控技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工精度、加工效率太為提高，從而推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品 多樣化，整機(jī)配套的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致。CNC 機(jī)床和工藝技的發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電子 控制、液壓傳動(dòng)。齒輪、帶鏈的混合傳動(dòng)，將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動(dòng)組合的方 向。在傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉，將成為新型傳

6、動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì)。總之，當(dāng)今世界各國(guó)減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢(shì)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(dòng)效率： 二低即低噪聲、低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。減速器和齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)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(guó)有廣闊的前景，對(duì)于石油這個(gè)重工業(yè)來(lái)說(shuō)更是迫不及待。14減速器概述減速箱是抽油機(jī)關(guān)鍵的部件，現(xiàn)場(chǎng)反映，抽油機(jī)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(zhǎng)抽油機(jī)的壽命，提高抽 油的經(jīng)濟(jì)效益是個(gè)非常重要的問(wèn)題。故本人對(duì)減速箱的結(jié)構(gòu)力爭(zhēng)選用最佳方

7、案來(lái)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(jì)圖紙查看地址：一、齒輪減速箱是兩級(jí)減速，釆用人字齒的分流式布置，其好處是無(wú)軸向力，以利提高軸承的壽命。抽油機(jī)在每個(gè)沖程均產(chǎn)生負(fù)扭矩，這種傳動(dòng)的布置有利于解決 軸的竄動(dòng)和由于軸的竄動(dòng)而造成的漏油現(xiàn)象，同時(shí)也利于齒輪傳動(dòng)噪聲的減少。二、齒輪釆用雙圓弧齒形，它是一種先進(jìn)的齒形，無(wú)論是齒面的接觸強(qiáng)度或輪 齒的彎曲強(qiáng)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(shí)現(xiàn)多點(diǎn)多 對(duì)齒嚙合的有利條件，它具有高彎曲強(qiáng)度的突出優(yōu)點(diǎn)，加工無(wú)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(dòng)和噪聲，在同類產(chǎn)品中具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。四、刮油板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，由油槽取代了傳統(tǒng)的刮油板改用油槽后有以下特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件少，以前的一個(gè)減速箱要裝四個(gè)刮油板，并且需在箱蓋上鏜制四個(gè)孔，加工零件多，裝配調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，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(diǎn)，然而它同所有的機(jī)械設(shè)備一樣，也有自己 的缺點(diǎn)。但它的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)相比可以說(shuō)是微不足道。一、圓弧齒輪對(duì)中心距變動(dòng)較敏感。二、對(duì)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(jì)任務(wù)及步驟本人設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：與常規(guī)型游梁式抽油機(jī) 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(jì)重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題是減速器的級(jí)數(shù)的選擇， 一般情況選用兩級(jí)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(jí)數(shù)，選定齒輪的大小，及其軸，軸承，皮帶輪的選擇；然后進(jìn)行電動(dòng)機(jī) 的選??；最后進(jìn)行平衡計(jì)算，合理性和穩(wěn)定性的檢驗(yàn)。要完成該減速器的設(shè)計(jì)，首 先對(duì)與減速器有關(guān)聯(lián)的部分有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，主要有電動(dòng)機(jī)和驢頭四連桿機(jī)構(gòu)， 其中重點(diǎn)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(duì)減速器各個(gè)部件 進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次，熟練運(yùn)用 AutoCAD繪制減速器各個(gè)圖形，同時(shí)還利用 ProE三維 造型對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，最終完成該設(shè)計(jì)。本論文擁有資料：目

10、錄、中英文摘要、正文、設(shè)計(jì)圖紙查看地址：2傳動(dòng)比的分配2.1電機(jī)的選擇根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)，確定泵速n=20r/min。由總體計(jì)算，查5表22-36選丫2-280M-6型三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的功率 Pd =55kw，轉(zhuǎn)速n =980r/min。2.2分配各級(jí)傳動(dòng)比(1)(3)總傳動(dòng)比iz = =49n 20參考機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)，一般來(lái)說(shuō)高速級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)比低速級(jí)傳動(dòng)比大選高速級(jí)i,=5.75低速級(jí)i2=5.25減速箱傳動(dòng)比i =i,*i2 =30.1875皮帶輪傳動(dòng)比i0二iz=1.62321對(duì)高速級(jí)，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(duì)低速

11、級(jí)，取z=150=24z 150 Z3i?+15.25+1乙=150 -24 =126第7頁(yè)（共12頁(yè)）引言3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.1轉(zhuǎn)速計(jì)算為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率），如將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為I軸，i軸，.，以及滾動(dòng)軸傳動(dòng)效率 輪傳動(dòng)效率 =0.97,=0.98，齒各軸轉(zhuǎn)速:皮帶傳動(dòng)效率=0.96。n,980603.746 r .11.6232min603.746=104.999/minII軸n?=5.75104.999n3 :5.25Mmin(5)第#頁(yè)（共12頁(yè)）引言第#頁(yè)（共12頁(yè)）引言3.2功率計(jì)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(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)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(yè)（共12頁(yè)）計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果整理于下表：表1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名效率P (kw)轉(zhuǎn)矩T(Nm)轉(zhuǎn)速n(r/mi n)傳動(dòng)比(i)效率(n )輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)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(yè)(共12頁(yè))CYJ11.6336.8B抽油機(jī)減速器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速(11)(11)(12)4

15、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算(本章未注明數(shù)據(jù)公式來(lái)源于西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)第七版 ) 由前面知，查1選丫2-280M-6型三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的功率Pd =55kw，n =980r/min。每天工作時(shí)間為24小時(shí)。4.1.1計(jì)算功率確定計(jì)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(hào)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(zhǔn)直徑dd = 400mm由表8-3和表8-7選主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑，起外徑為 416.2mm。從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 dd2 =i0dd =400.6232= 649.

16、28mm根據(jù) 3 表 13-1-11,取 dd2 = 630mm4.1.4驗(yàn)算帶速按式(8-13)驗(yàn)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(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù) 0.7 dd2) ：a : 2dd1 dd2)第11頁(yè)(共12頁(yè))帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算(17)第#頁(yè)(共12頁(yè))帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算Ld初步確定中心距 a0二1000mm根據(jù)式(8-20)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)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(zhǔn)長(zhǎng)度Ld = 2740mm按式(8-21)計(jì)算實(shí)際中心距a= 10002740 - 26302=1055mm4.1.6驗(yàn)算主動(dòng)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(dòng)輪上的包角合適。4.1.7計(jì)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(jì)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(yè)(共12頁(yè))CYJ11.6336.8B抽油機(jī)減速器設(shè)計(jì)882 5F0 =500（1）0.62 20.5142 = 949.06 N20.514 5 0.964.1.9計(jì)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(jì)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(shí)心式。本論文擁有資料：目錄、中英文摘要、正文、設(shè)計(jì)圖紙查看地址：第#頁(yè)（共12頁(yè)）附錄5箱體內(nèi)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)抽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：抽油機(jī)齒輪減速箱中各零件強(qiáng)度和壽命 計(jì)算的依據(jù)是：減速箱的最大額定扭矩和抽油機(jī)的最高沖次，考慮到高速級(jí)帶輪的 張緊力作為附加載荷進(jìn)行軸的強(qiáng)度，剛度計(jì)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(jì)計(jì)算舉例 例1,以下所參考的文獻(xiàn)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(dòng)方式：兩級(jí)分流式人字齒輪傳動(dòng)2. 齒形：選用GB/T 127591991標(biāo)準(zhǔn)雙圓弧齒廓。特點(diǎn)：接觸弧較長(zhǎng)，齒面接觸強(qiáng)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(shí)），有利于跑合和減小中心距敏感性。滾切時(shí)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(qiáng)度略有降低。齒輪精度不低于6級(jí)（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(jìn)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(wèn)=620MPa；查圖14-2-20e 得二 Hlim =1150MPa=本