專利名稱：巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法
技術領域：
本發明涉及油田抽油機技術領域，特別是一種巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法。
背景技術：
實用新型專利ZL03277040.5提供了一種超大懸點載荷長沖程抽油機，包括懸桿梁及懸桿繩、前天輪、后天輪、電動機，電動機和小帶輪通過聯組帶與大帶輪相聯接，大帶輪和減速機相聯，減速機主動鏈輪分別通過一掛鏈條與從動鏈輪相聯，兩掛鏈條分別包圍著一個主動鏈輪和一個從動鏈輪，兩掛鏈條的兩端分別連接在兩掛鏈條間的特殊鏈節循環軸上，構成兩掛平行放置的封閉循環鏈條，循環軸和繞過前天輪的懸桿繩相連，懸重繩通過地輪繞過后天輪懸掛在循環軸的下方，懸重繩下部設有配重裝置。實用新型專利ZL200520090076.4提供了一種超大懸點載荷長沖程抽油機的雙聯減速機。上述實用新型專利系列形成一個完整的超大懸點載荷長沖程抽油機系統。這種抽油機正在大型油田中發揮著越來越大的作用。隨著石油工的發展，對抽油機提出了更進一步的要求如何使抽油機向巨型化發展以適應超深井高干度蒸汽輔助重力泄油(SAGD)采油的要求？在抽油機向巨型化發展中，一個極重要的課題是保證抽油機在生產過程中的安全，特別是減速機的安全。只有通過準確合理的設計計算才能確保安全。
發明內容
本發明的目的在于提供一種準確合理的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法。
按照本發明的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于包括下述步驟1)齒輪的設計計算a、高速級齒輪材料設計，輸入軸齒輪材料為35CrMo，齒面硬度為HB290-320，中間軸齒輪為ZG35SiMn，齒面硬度為HB265-295，b、低速級齒輪材料設計，中間軸齒材料為35CrMo，齒面硬度為HB290-320，輸出軸齒輪材料為ZG35SiMn，齒面硬度為HB265-295，
c、按彎曲強度計算齒輪模數，設載荷系數K＝1.7，查機械設計手冊確定齒輪模數，d、確定齒輪參數，e、校驗齒根彎曲弧度，計算小齒輪齒根應力，大齒輪齒根應力，校驗齒面接觸硬度并計算安全系數，2)輸入軸的設計計算a、輸入軸設計為齒輪軸，材料為35CrMo，硬度為HB290-320，b、確定齒輪齒頂圓直徑和齒根圓直徑，c、軸的結構設計確定軸上零件的位置及軸上零件的固定方式，確定軸的各段長度和直徑，d、校核軸的強度繪制軸的應力圖軸傳遞的轉矩、齒輪的圓周力、齒輪的徑向力、齒輪的軸向力，求出支反力繪制水平面內的彎矩圖、垂直平面內的彎矩圖、合成彎矩圖、工作扭矩圖、當前彎矩圖，e、計算危險性截面處的齒根圓直徑，3)輸出軸的設計計算a、選擇軸的材料，確定許用應力，b、按扭轉強度計算軸最細處的直徑，c、軸的結構設計確定軸上零件的位置及軸上零件的固定方式，確定軸的各段長度和直徑，輸出軸上設有鍵槽，d、校核軸的強度繪制軸的應力圖軸傳遞的轉矩、齒輪的圓周力、齒輪的徑向力、齒輪的軸向力，求出支反力繪制水平面內的支反力、水平面內的彎矩圖、垂直平面內的彎矩圖、合成彎矩圖、工作扭矩圖、當前彎矩圖，e、計算危險性截面處的齒根圓直徑，4)鍵的設計計算a、輸入軸軸端鍵選擇A型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，b、中間軸鍵選擇A型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，c、輸出軸鍵選擇C型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，
5)軸承的選擇計算a、輸入軸軸承的選擇兩盤32226(7526E)圓錐滾子軸承，靠近皮帶輪及剎車輪端使用一盤NJ226M圓柱滾子軸承，b、輸出軸軸承的選擇兩盤32240(7540E)圓錐滾子軸承，靠近鏈輪端使用一盤NJ240M圓柱滾子軸承，6)鏈輪的設計計算a、聯結鏈條、鏈輪的選擇計算應考慮到整機同步調節的易操作性，b、主動鏈條、鏈輪的設計計算。
下面對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機給出相應的計算結果所述的高速級齒輪模數，當傳動比μ＝4.6時，Yu＝1.026，當β＝16度時，Yβ＝0.69，當εβ＝2.2，β＝16度時，Yend＝1.14，法向模數mn＝8。
所述的低速級齒輪模數，當傳動比μ＝4.11時，Yμ＝1.03，當β＝16度時，Yβ＝0.69，當εβ＝2.2，β＝16度時，Yend＝1.14，當Zv1＝21.39時，Yf1＝2.18，當Zv2＝87.82時，Yf2＝1.85，當εβ＝1.8，β＝16度時，Yend＝1.255。
所述的高速級齒輪參數為a＝465mm，β＝16，d1＝166.071mm，da1＝180.471mm，df1＝148.471mm，d2＝763.928mm，da2＝778.328mm，df2＝746.328mm，b＝210mm。
所述的輸入軸的齒根圓直徑為148.471mm，軸承位尺寸為直徑130mm，輸入軸齒寬為210mm，所述的中間軸齒寬為250mm，所述的危險性截面處的齒根圓直徑為148mm。
所述的輸入軸一個軸端A型平鍵的尺寸為b＝32mm，h＝18mm，L＝150mm，另一個軸端A型平鍵的尺寸為b＝32mm，h＝18mm，L＝120mm，所述的中間軸鍵選擇A型平鍵的尺寸為b＝45mm，h＝25mm，L＝190mm，所述的輸出軸C型平鍵的尺寸為b＝45mm，h＝25mm，L＝195mm。
所述的聯結鏈條選擇20A-2型鏈條，大聯結鏈輪取24齒，小聯結鏈輪取22齒，節距P＝31.75mm，排距Pt＝35.76mm，滾子外徑Dmax＝19.05mm，內鏈節內寬b1min＝18.9mm，主動鏈條為56B型，主動鏈輪齒數為25齒，節距P＝88.9mm，滾子外徑Dmax＝53.98mm，內鏈節內寬b1min＝53.34mm。
按照本發明的巨型塔架式長沖程抽油機巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法所設計的雙聯減速機，能確保目前懸點載荷最大(30T)的巨型塔架式長沖程抽油機能夠長期安全運行，實現長時間穩產高產，為塔架式長沖程抽油機使抽油機向巨型化發展奠定了堅實的基礎，以適應超深井高干度蒸汽輔助重力泄油(SAGD)采油的要求。
具體實施例方式
下面結合實施例進一步說明本發明的具體實施方式
。
按照本發明的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于包括下述步驟1)齒輪的設計計算a、高速級齒輪材料設計，輸入軸齒輪材料為35CrMo，齒面硬度為HB290-320，中間軸齒輪為ZG35SiMn，齒面硬度為HB265-295，b、低速級齒輪材料設計，中間軸齒材料為35CrMo，齒面硬度為HB290-320，輸出軸齒輪材料為ZG35SiMn，齒面硬度為HB265-295，c、按彎曲強度計算齒輪模數，設載荷系數K＝1.7，查機械設計手冊確定齒輪模數，d、確定齒輪參數，e、校驗齒根彎曲弧度，計算小齒輪齒根應力，大齒輪齒根應力，校驗齒面接觸硬度并計算安全系數，2)輸入軸的設計計算a、輸入軸設計為齒輪軸，材料為35CrMo，硬度為HB290-320，b、確定齒輪齒頂圓直徑和齒根圓直徑，c、軸的結構設計確定軸上零件的位置及軸上零件的固定方式，確定軸的各段長度和直徑，d、校核軸的強度繪制軸的應力圖軸傳遞的轉矩、齒輪的圓周力、齒輪的徑向力、齒輪的軸向力，求出支反力繪制水平面內的彎矩圖、垂直平面內的彎矩圖、合成彎矩圖、工作扭矩圖、當前彎矩圖，e、計算危險性截面處的齒根圓直徑，βμε3)輸出軸的設計計算a、選擇軸的材料，確定許用應力，b、按扭轉強度計算軸最細處的直徑，c、軸的結構設計確定軸上零件的位置及軸上零件的固定方式，確定軸的各段長度和直徑，輸出軸上設有鍵槽，
d、校核軸的強度繪制軸的應力圖軸傳遞的轉矩、齒輪的圓周力、齒輪的徑向力、齒輪的軸向力，求出支反力繪制水平面內的支反力、水平面內的彎矩圖、垂直平面內的彎矩圖、合成彎矩圖、工作扭矩圖、當前彎矩圖，e、計算危險性截面處的齒根圓直徑，4)鍵的設計計算a、輸入軸軸端鍵選擇A型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，b、中間軸鍵選擇A型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，c、輸出軸鍵選擇C型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，5)軸承的選擇計算a、輸入軸軸承的選擇兩盤32226(7526E)圓錐滾子軸承，靠近皮帶輪及剎車輪端使用一盤NJ226M圓柱滾子軸承，b、輸出軸軸承的選擇兩盤32240(7540E)圓錐滾子軸承，靠近鏈輪端使用一盤NJ240M圓柱滾子軸承，6)鏈輪的設計計算a、聯結鏈條、鏈輪的選擇計算應考慮到整機同步調節的易操作性，b、主動鏈條、鏈輪的設計計算。
下面對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機給出相應的計算結果所述的高速級齒輪模數，當傳動比μ＝4.6時，Yu＝1.026，當β＝16度時，Yβ＝0.69，當Eβ＝2.2，β＝16度時，Yend＝1.14，法向模數mn＝8。
所述的低速級齒輪模數，當傳動比μ＝4.11時，Yμ＝1.03，當β＝16度時，Yβ＝0.69，當εβ＝2.2，β＝16度時，Yend＝1.14，當Zv1＝21.39時，Yf1＝2.18，當Zv2＝87.82時，Yf2＝1.85，當εβ＝1.8，β＝16度時，Yend＝1.255。
所述的高速級齒輪參數為a＝465mm，β＝16，d1＝166.071mm，da1＝180.471mm，df1＝148.471mm，d2＝763.928mm，da2＝778.328mm，df2＝746.328mm，b＝210mm。
所述的輸入軸的齒根圓直徑為148.471mm，軸承位尺寸為直徑130mm，輸入軸齒寬為210，所述的中間軸齒寬為250，所述的危險性截面處的齒根圓直徑為148mm。
所述的輸入軸一個軸端A型平鍵的尺寸為b＝32mm，h＝18mm，L＝150mm，另一個軸端A型平鍵的尺寸為b＝32mm，h＝18mm，L＝120mm，所述的中間軸鍵選擇A型平鍵的尺寸為b＝45mm，h＝25mm，L＝190mm，所述的輸出軸C型平鍵的尺寸為b＝45mm，h＝25mm，L＝195mm。
所述的聯結鏈條選擇20A-2型鏈條，大聯結鏈輪取24齒，小聯結鏈輪取22齒，節距P＝31.75mm，排距Pt＝35.76mm，滾子外徑Dmax＝19.05mm，內鏈節內寬b1min＝18.9mm，主動鏈條為56B型，主動鏈輪齒數為25齒，節距P＝88.9mm，滾子外徑Dmax＝53.98mm，內鏈節內寬b1min＝53.34mm。
按照本發明的巨型塔架式長沖程抽油機巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法所設計的雙聯減速機，能確保目前懸點載荷最大(30T)的巨型塔架式長沖程抽油機能夠長期安全運行，實現長時間穩產高產，為塔架式長沖程抽油機使抽油機向巨型化發展奠定了堅實的基礎，以適應超深井高干度蒸汽輔助重力泄油(SAGD)采油的要求。
目前已設計出30型塔架式長沖程抽油機，懸點載荷為30T，沖程為8m，沖次3.5次/分，減速機輸出扭矩60kN，速比18.8，初選配重15T，鏈條節距88.9mm，抗拉載荷85T 850kN。
權利要求
1，一種巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于包括下述步驟1)齒輪的設計計算a、高速級齒輪材料設計，輸入軸齒輪材料為35CrMo，齒面硬度為HB290-320，中間軸齒輪為ZG35SiMn，齒面硬度為HB265-295，b、低速級齒輪材料設計，中間軸齒材料為35CrMo，齒面硬度為HB290-320，輸出軸齒輪材料為ZG35SiMn，齒面硬度為HB265-295，c、按彎曲強度計算齒輪模數，設載荷系數K＝1.7，查機械設計手冊確定齒輪模數，d、確定齒輪參數，e、校驗齒根彎曲弧度，計算小齒輪齒根應力，大齒輪齒根應力，校驗齒面接觸硬度并計算安全系數，2)輸入軸的設計計算a、輸入軸設計為齒輪軸，材料為35CrMo，硬度為HB290-320，b、確定齒輪齒頂圓直徑和齒根圓直徑，c、軸的結構設計確定軸上零件的位置及軸上零件的固定方式，確定軸的各段長度和直徑，d、校核軸的強度繪制軸的應力圖軸傳遞的轉矩、齒輪的圓周力、齒輪的徑向力、齒輪的軸向力，求出支反力繪制水平面內的彎矩圖、垂直平面內的彎矩圖、合成彎矩圖、工作扭矩圖、當前彎矩圖，e、計算危險性截面處的齒根圓直徑，3)輸出軸的設計計算a、選擇軸的材料，確定許用應力，b、按扭轉強度計算軸最細處的直徑，c、軸的結構設計確定軸上零件的位置及軸上零件的固定方式，確定軸的各段長度和直徑，輸出軸上設有鍵槽，d、校核軸的強度繪制軸的應力圖軸傳遞的轉矩、齒輪的圓周力、齒輪的徑向力、齒輪的軸向力，求出支反力繪制水平面內的支反力、水平面內的彎矩圖、垂直平面內的彎矩圖、合成彎矩圖、工作扭矩圖、當前彎矩圖，e、計算危險性截面處的齒根圓直徑，4)鍵的設計計算a、輸入軸軸端鍵選擇A型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，b、中間軸鍵選擇A型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，c、輸出軸鍵選擇C型平鍵，確定鍵的尺寸，驗算鍵聯結的擠壓強度，計算許用擠壓應力，5)軸承的選擇計算a、輸入軸軸承的選擇兩盤32226(7526E)圓錐滾子軸承，靠近皮帶輪及剎車輪端使用一盤NJ226M圓柱滾子軸承，b、輸出軸軸承的選擇兩盤32240(7540E)圓錐滾子軸承，靠近鏈輪端使用一盤NJ240M圓柱滾子軸承，6)鏈輪的設計計算a、聯結鏈條、鏈輪的選擇計算應考慮到整機同步調節的易操作性，b、主動鏈條、鏈輪的設計計算。
2.根據權利要求1所述的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機，所述的高速級齒輪模數，當傳動比μ＝4.6時，Yu＝1.026，當β＝16度時，Yβ＝0.69，當εβ＝2.2，β＝16度時，Yend＝1.14，法向模數mn＝8。
3.根據權利要求1所述的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機，，所述的低速級齒輪模數，當傳動比μ＝4.11時，Yμ＝1.03，當β＝16度時，Yβ＝0.69，當εβ＝2.2，β＝16度時，Yend＝1.14，當Zv1＝21.39時，Yf1＝2.18，當Zv2＝87.82時，Yf2＝1.85，當εβ＝1.8，β＝16度時，Yend＝1.255。
4.根據權利要求3所述的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機，所述的高速級齒輪參數為a＝465mm，β＝16，d1＝166.071mm，da1＝180.471mm，df1＝148.471mm，d2＝763.928mm，da2＝778.328mm，df2＝746.328mm，b＝210mm。
5.根據權利要求4所述的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機，所述的輸入軸的齒根圓直徑為148.471mm，軸承位尺寸為直徑130mm，輸入軸齒寬為210，所述的中間軸齒寬為250，所述的危險性截面處的齒根圓直徑為148mm。
6.根據權利要求4所述的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機，所述的輸入軸一個軸端A型平鍵的尺寸為b＝32mm，h＝18mm，L＝150mm，另一個軸端A型平鍵的尺寸為b＝32mm，h＝18mm，L＝120mm，所述的中間軸鍵選擇A型平鍵的尺寸為b＝45mm，h＝25mm，L＝190mm，所述的輸出軸C型平鍵的尺寸為b＝45mm，h＝25mm，L＝195mm。
7.根據權利要求4所述的巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機，所述的聯結鏈條選擇20A-2型鏈條，大聯結鏈輪取24齒，小聯結鏈輪取22齒，節距P＝31.75mm，排距Pt＝35.76mm，滾子外徑Dmax＝19.05mm，內鏈節內寬b1min＝18.9mm，主動鏈條為56B型，主動鏈輪齒數為25齒，節距P＝88.9mm，滾子外徑Dmax＝53.98mm，內鏈節內寬b1min＝5 3.34mm。
全文摘要
本發明涉及油田抽油機技術領域，特別是一種巨型塔架式長沖程抽油機雙聯減速機設計計算方法，其特征在于包括下述步驟1)齒輪的設計計算，2)輸入軸的設計計算，3)輸出軸的設計計算，4)鍵的設計計算，5)軸承的選擇計算，6)鏈輪的設計計算，給出了對于懸點載荷為30T的巨型塔架式長沖程抽油機給出相應的計算結果。按照本發明所設計的雙聯減速機，能確保目前懸點載荷最大(30T)的巨型塔架式長沖程抽油機能夠長期安全運行，實現長時間穩產高產，為塔架式長沖程抽油機使抽油機向巨型化發展奠定了堅實的基礎，以適應超深井高干度蒸汽輔助重力泄油(SAGD)采油的要求。目前已設計出3懸點載荷為30T，沖程為8m，沖次3.5次/分，減速機輸出扭矩60kN的抽油機。
文檔編號F16H55/08GK101082368SQ20071001187
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月27日 優先權日2007年6月27日
發明者趙志鵬 申請人:鞍山市鑫宇機械有限公司