连续抽油杆开卷牵引机设计计算.doc
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连续抽油杆开卷牵引机设计计算,摘要:文章根据油田采油广泛使用连续抽油杆，以及其生产线上对连续抽油杆开卷牵引的使用需求，对适用于该生产线的连续抽油杆开卷牵引机进行了系统化的设计。文中对连续抽油杆开卷牵引机进行了特性分析、整体方案的拟定、动力机的选择确定等工作；并对连续抽油杆开卷牵引机整个系统的主要零部件进行了详细设计计算、强度校核和图纸设计，其中包括...
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摘 要:文章根据油田采油广泛使用连续抽油杆，以及其生产线上对连续抽油杆开卷牵引的使用需求，对适用于该生产线的连续抽油杆开卷牵引机进行了系统化的设计。文中对连续抽油杆开卷牵引机进行了特性分析、整体方案的拟定、动力机的选择确定等工作；并对连续抽油杆开卷牵引机整个系统的主要零部件进行了详细设计计算、强度校核和图纸设计，其中包括连续抽油杆开卷牵引机减速装置中主要零部件，如传动轴、齿轮等的结构设计、强度校核，键、轴承等的选择设计和校核；也对开卷牵引机的机体、主动轴、从动轴以及牵引滚轮等进行了结构设计和其中部分零部件强度校核。文中还对部分零部件的选用和部分结构进行分析说明。
关键词：转速；扭矩；减速器；牵引滚轮；调节机构
文章共78页，约2.8万字
目 录
第一章 前言••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1. 国内外连续抽油杆开卷牵引机的现状及其发展趋势••••••••••••••••••••••••••1
2. 连续抽油杆开卷牵引机研究的目的及其意义••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
3. 连续抽油杆开卷牵引机在石油工业发展中的地位••••••••••••••••••••••••••••••2
4. 连续抽油杆开卷牵引机的主要研究内容••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
第二章 连续抽油杆开卷牵引机总体设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
1. 确定传动方案••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
1.1 机械传动型式的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
1.2 运动简图的拟定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.开卷牵引机特性参数分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1 工作机最大转速和减速器输出转速••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.2 开卷牵引连续抽油杆时所需的拉力••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5
2.3 连续抽油杆被牵引时受力分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5
2.4 连续抽油杆与牵引轮摩擦力对轴产生的扭矩••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
3. 电机容量确定和选用••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
3.1 电机类型和结构形式的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
3.2 工作机所需的输入功率••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
3.3 电机的输出功率••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
3.4 电机型号和功率的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
4. 传动装置总传动比及各级传动比分配••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
4.1 总传动比的计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
4.2 总传动比的一般分配原则••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
4.3 总传动比的分配••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10
5. 传动装置运动和动动力参数计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
5.1 各轴输入功率••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
5.2 各轴转速••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
5.3 各轴输入扭矩••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
第三章 齿轮传动的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
1. 齿轮传动和设计的一般要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
1.1 齿轮传动的基本要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
1.2 齿轮设计的一般要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
2. 齿轮传动的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
2.1 高速对齿轮设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
2.2 中间对齿轮设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21
2.3 低速对齿轮设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
第四章 轴的设计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
1. 轴的结构设计要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
2. 轴的初步计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
3. 轴的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
3.1 减速器高速轴Ⅰ的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
3.2 减速器中间轴Ⅲ的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
3.3 连续抽油杆开卷牵引机主动轴的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
第五章 轴承的选用设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52
1. 轴承的选择设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52
2. 轴承的校核计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52
2.1 减速器高速轴Ⅰ用轴承••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••53
2.2 减速器输出轴Ⅳ用轴承••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••56
第六章 联轴器的选用••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••60
1. 凸缘联轴器••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••60
2. 球龙式同步万向联轴器••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••61
第七章 键的选用设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••62
1. 连续抽油杆开卷牵引机设计中的选用键••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••62
2. 键的校核计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••62
第八章 连续抽油杆开卷牵引机部分说明••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
1. 传动件以及轴承的润滑••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
2. 减速器油标尺••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
3. 减速器螺塞••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
4. 开卷牵引机调节机构••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
第九章 结论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••67
致谢••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••68
参考文献••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
附录••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••71
关键词：转速；扭矩；减速器；牵引滚轮；调节机构
文章共78页，约2.8万字
目 录
第一章 前言••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1. 国内外连续抽油杆开卷牵引机的现状及其发展趋势••••••••••••••••••••••••••1
2. 连续抽油杆开卷牵引机研究的目的及其意义••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
3. 连续抽油杆开卷牵引机在石油工业发展中的地位••••••••••••••••••••••••••••••2
4. 连续抽油杆开卷牵引机的主要研究内容••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
第二章 连续抽油杆开卷牵引机总体设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
1. 确定传动方案••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
1.1 机械传动型式的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3
1.2 运动简图的拟定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.开卷牵引机特性参数分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1 工作机最大转速和减速器输出转速••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.2 开卷牵引连续抽油杆时所需的拉力••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5
2.3 连续抽油杆被牵引时受力分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5
2.4 连续抽油杆与牵引轮摩擦力对轴产生的扭矩••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
3. 电机容量确定和选用••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
3.1 电机类型和结构形式的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
3.2 工作机所需的输入功率••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
3.3 电机的输出功率••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
3.4 电机型号和功率的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
4. 传动装置总传动比及各级传动比分配••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
4.1 总传动比的计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
4.2 总传动比的一般分配原则••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
4.3 总传动比的分配••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10
5. 传动装置运动和动动力参数计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
5.1 各轴输入功率••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
5.2 各轴转速••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
5.3 各轴输入扭矩••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
第三章 齿轮传动的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
1. 齿轮传动和设计的一般要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
1.1 齿轮传动的基本要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
1.2 齿轮设计的一般要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
2. 齿轮传动的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
2.1 高速对齿轮设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15
2.2 中间对齿轮设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21
2.3 低速对齿轮设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
第四章 轴的设计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
1. 轴的结构设计要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
2. 轴的初步计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
3. 轴的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
3.1 减速器高速轴Ⅰ的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
3.2 减速器中间轴Ⅲ的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
3.3 连续抽油杆开卷牵引机主动轴的设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
第五章 轴承的选用设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52
1. 轴承的选择设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52
2. 轴承的校核计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52
2.1 减速器高速轴Ⅰ用轴承••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••53
2.2 减速器输出轴Ⅳ用轴承••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••56
第六章 联轴器的选用••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••60
1. 凸缘联轴器••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••60
2. 球龙式同步万向联轴器••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••61
第七章 键的选用设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••62
1. 连续抽油杆开卷牵引机设计中的选用键••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••62
2. 键的校核计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••62
第八章 连续抽油杆开卷牵引机部分说明••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
1. 传动件以及轴承的润滑••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
2. 减速器油标尺••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
3. 减速器螺塞••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
4. 开卷牵引机调节机构••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••65
第九章 结论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••67
致谢••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••68
参考文献••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
附录••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••71
