【正文】 （336）T–傳遞轉(zhuǎn)矩，7482Nm k–接觸高度，k==16=8mml–工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=L–b=110–28=82mm d–軸直徑，100mm 代入得p==228MPa＞[p]可見連接擠壓強(qiáng)度不夠，采用雙鍵，相隔1800布置，其工作長(zhǎng)度：l=82=147mm。 主動(dòng)鏈輪軸設(shè)計(jì) 基本參數(shù)轉(zhuǎn)速 nmax= r/min 轉(zhuǎn)矩 T=7482N/m功率 P=== （333） 鏈輪上的力 圓周力Fe即鏈輪牽引鏈條力的反作用力 Fe= 壓軸力FpKfpFe （334） Fe–有效圓周力， Kfp–壓軸力系數(shù)， 代入得 =66kN 初步確定軸直徑 選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15–3取A0=123，于是 dmin=A0=123 (335) 取d=120mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表851鏈輪軸孔的最大直徑=132mm則， 取d=120mm滿足要求。由圖知F21=F12，即= ===2494 彎曲疲勞許用應(yīng)力由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10–20c查得3號(hào)輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限==500MPa，==380MPa， n4=n1=(~)r/min n2=n3=in1=3(~)=(~)r/min按每年工作300天計(jì)算，工作壽命10年。由于采用開式結(jié)構(gòu)，選用直齒圓柱齒輪，8級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10–1選擇3齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，4齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩者硬度差為40HBS，開式齒輪傳動(dòng)主要為磨損失效，選擇z2=z3=19，取傳動(dòng)比為3，則z1=z4=319=57。當(dāng)中心線與水平線的夾角大于600時(shí)常設(shè)張緊裝置。鏈條受力分析如下圖34 鏈條受力分析、—鏈條兩側(cè)拉力，由鏈輪提供 —載荷對(duì)夾持塊的反作用力所以，鏈條滿足靜強(qiáng)度準(zhǔn)則 Q3≤ (31) Q3—鏈條最大拉力；—極限抗拉載荷；S–安全系數(shù)，取S≥4～8 代入計(jì)算得查表選擇28A型3排鏈，其基本參數(shù)如下：表31 28A型鏈參數(shù)型號(hào)節(jié)距p滾子直徑d1銷軸直徑d2內(nèi)節(jié)內(nèi)寬b1內(nèi)鏈板高度h2排拒pt單排極限載荷三排極限載荷ISO24Bmmmmmmmmmm169kN425kN② 鏈輪齒數(shù)鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)?？梢娞祭w維桿的起下是靠摩擦力實(shí)現(xiàn)的。工作過程中，汽車內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力源，為液壓馬達(dá)、液壓缸等液壓執(zhí)行件提供動(dòng)力支持。工作時(shí)分為兩個(gè)獨(dú)立單元，一為夾緊單元，一為起下單元。對(duì)齒輪依次編號(hào)，其中1號(hào)輪與主動(dòng)鏈輪軸連接，2號(hào)輪與液壓馬達(dá)連接，3號(hào)輪與固定端鏈輪軸連接。 本設(shè)計(jì)擬定的初步方案本設(shè)計(jì)采用汽車內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，提供一套液壓系統(tǒng)，工作機(jī)選擇液壓馬達(dá)和液壓缸。2）在碳纖維連續(xù)抽油桿的下端接有長(zhǎng)度為300m～600m的鋼桿，并且鋼桿直徑為Φ22mm～Φ25mm。油缸伸出時(shí)夾緊油管，在提供相同夾緊力的情況下，可降低液壓系統(tǒng)壓力或減小油缸直徑。另外，定位滑塊磨損、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣條件都可能使定位滑塊卡住，影響夾緊機(jī)構(gòu)的可靠性。通過以上兩動(dòng)力方案比較采用方案二的動(dòng)力方案。方案二如圖22所示，采用一臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈條牽引裝置。這樣，用液壓系統(tǒng)為其提供動(dòng)力，不僅解決了動(dòng)力問題，而且，液壓系統(tǒng)具有更好的工作性能，保證了夾持裝置較高的工作要求。但是，該采油系統(tǒng)的相關(guān)配套技術(shù)研究尚未深入開展，應(yīng)用中尚未充分發(fā)揮出該產(chǎn)品的潛力。與鋼桿混合使用 , 通過調(diào)節(jié)彈性頻率 , 可實(shí)現(xiàn)超沖程抽油 , 提高產(chǎn)油量。5. 減輕了抽油桿對(duì)油管的磨損普通抽油桿與油管內(nèi)表面接觸是兩圓內(nèi)切，接觸點(diǎn)是一個(gè)，這種點(diǎn)接觸增大了正壓力，使接觸部分磨損加劇。從幾種抽油桿材料的物理性能表可以看出：碳纖維抽油桿的密度最小，強(qiáng)度最高，彈性模量介于鋼抽油桿和玻璃鋼抽油桿之間。2. 重量輕、節(jié)能碳纖維連續(xù)抽油桿千米重量不足200公斤，而千米鋼桿重量高達(dá)4噸，再加上接箍的活塞作用減少，抽油機(jī)的電耗大幅度降低，可以大大降低光桿載荷和減速器的扭矩，達(dá)到節(jié)電的目的。將碳纖維抽油桿的端部插入鋼接頭的槽中，用3個(gè)螺釘固定。增強(qiáng)材料:心部為碳纖維；上下表面覆蓋玻璃纖維布，以提高碳纖維抽油桿的橫向強(qiáng)度；左右兩側(cè)面和棱角覆蓋芳綸纖維布或玻璃纖維布，以提高抽油桿的耐磨性能。根據(jù)科技查新的結(jié)果，我國(guó)碳纖維抽油桿的研制和應(yīng)用水平目前居國(guó)際領(lǐng)先水平。經(jīng)過10多年的努力，于90年代初研制成功碳纖維抽油桿、專用的油井作業(yè)設(shè)備和碳纖維抽油桿 — 鋼抽油桿混合抽油桿柱設(shè)計(jì)軟件，并進(jìn)行了礦場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)效果較好。作業(yè)車單元主要給車上的作業(yè)設(shè)備提供原動(dòng)力并承擔(dān)全套作業(yè)設(shè)備的運(yùn)輸工作；纏繞盤單元主要承擔(dān)碳素桿的纏繞工作；光桿起升單元主要承擔(dān)光桿和加重桿的起下作業(yè)工作。這種作業(yè)車采用全液壓控制，引入了智能控制技術(shù)進(jìn)行作業(yè)過程的監(jiān)控，包括作業(yè)參數(shù)(懸重、桿長(zhǎng)等)數(shù)字化測(cè)量顯示、扶正器安裝位置自動(dòng)控制、安全操作自動(dòng)報(bào)警等，針對(duì)作業(yè)車對(duì)中井口難的實(shí)際情況，將起升(下放)裝置和纏繞盤設(shè)計(jì)成可移動(dòng)式；其主要特點(diǎn)是:起升(下放)載荷能力大，起升(下放)作業(yè)時(shí)桿柱受力狀況改善，桿柱纏繞盤負(fù)載扭矩大幅降低，作業(yè)過程自動(dòng)化程度高、速度快,設(shè)備對(duì)井場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，易損件少，便于維修，兼顧桿的運(yùn)輸和作業(yè)兩項(xiàng)功能，減少設(shè)備投資，持續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。我國(guó)已研制成功了三種碳纖維抽油桿作業(yè)設(shè)備，應(yīng)用效果較好。海洋上使用的也有少數(shù)幾臺(tái)。 圖16 專用連續(xù)油管鉆井裝備我國(guó)引進(jìn)和利用連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)始于 20世紀(jì)70年代。圖 1至圖 6展示了幾種典型的地面設(shè)備，其中圖 1所示的車裝式連續(xù)油管作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，移運(yùn)方便靈活，適合我國(guó)的道路和井場(chǎng)條件，較小直徑的連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備通常采取這種結(jié)構(gòu)形式； 圖 2所示的拖車式連續(xù)油管作業(yè)機(jī)將各個(gè)工作機(jī)構(gòu)集中布置在拖車上，采用通用的牽引車移運(yùn)，適合較好的道路和井場(chǎng)條件，較大直徑的連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備通常采取這種結(jié)構(gòu)形式；圖 3所示的橇裝式連續(xù)油管作業(yè)機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，將其主要部件劃分為合適的模塊，因此制造相對(duì)較為簡(jiǎn)單，用于海上平臺(tái)的連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備通常采用這種結(jié)構(gòu)形式； 圖 4和圖 5所示的自帶吊車和井架的連續(xù)油管作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其突出特點(diǎn)是，作業(yè)時(shí)不需要另外的起吊設(shè)備，但移運(yùn)時(shí)對(duì)道路和井場(chǎng)條件的要求較高； 圖 6所示的專用連續(xù)油管鉆井裝備結(jié)構(gòu)齊全而復(fù)雜，造價(jià)昂貴，移運(yùn)困難，其突出的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，這種裝置將 CT滾筒置于注入頭上方，作業(yè)時(shí)，省去了注入頭的導(dǎo)向器，消除了因?qū)蚱饕鸬?CT彎曲和疲勞破壞，因此能大大提高 CT的使用壽命。CTU可分為常規(guī)型和復(fù)合型 2種型式，以適應(yīng)不同的作業(yè)用途、工況和道路條件的要求，其中，常規(guī)型主要有拖車式、車裝式、橇裝式 3種型式。此后，開始有各式各樣的連續(xù)油管作業(yè)車在油氣田作業(yè)。此外，一些專用連續(xù)油管設(shè)備的相繼問世，如處理大直徑連續(xù)油管完井管柱的連續(xù)油管完井作業(yè)機(jī)、能夠操作連續(xù)油管和接頭連接管柱的連續(xù)油管鉆井作業(yè)機(jī)、湖泊和沼澤地區(qū)使用的駁船式作業(yè)機(jī)、北極地區(qū)使用的全封閉式作業(yè)機(jī)等 , 使得地面設(shè)備的品種和型式更加豐富。該型 CTU適合于 45～+45℃ 的環(huán)境下作業(yè)，各部件封裝在防碰框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，液壓動(dòng)力系統(tǒng)采用封閉和隔音結(jié)構(gòu)。至今，國(guó)內(nèi)共引進(jìn)連續(xù)油管作業(yè)車已超過29臺(tái)，主要分布在大慶、 四川、 吉林、 吐哈、 塔里木等油田。勝利機(jī)械廠試組裝了一臺(tái)連續(xù)油管作業(yè)車，其注入頭、滾筒等主要部件均是從大慶油田 80 年代進(jìn)口的一臺(tái)連續(xù)油管作業(yè)車上拆裝的。西安石油大學(xué)研制了一種將桿柱起升(下放)與桿柱纏繞分別驅(qū)動(dòng)的新型碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車。作業(yè)車采用全液壓控制，引入了智能控制技術(shù)進(jìn)行作業(yè)過程的監(jiān)控，作業(yè)車主要包括纏繞盤單元、光桿起升單元、碳素桿起升單元、液壓控制單元、測(cè)控單元。 碳纖維連續(xù)抽油桿的特點(diǎn)及應(yīng)用前景 碳纖維連續(xù)抽油桿的發(fā)展歷史為了克服普通鋼抽油桿質(zhì)量大、耗能高、失效頻繁、活塞效應(yīng)大、起下作業(yè)速度慢、易偏磨的缺點(diǎn)，20 世紀(jì) 80年代初美國(guó)利用獨(dú)特的航空航天材料和工程技術(shù)，開始研制碳纖維抽油桿。試驗(yàn)結(jié)果表明:應(yīng)用碳纖維抽油桿可以達(dá)到節(jié)電和增產(chǎn)的效果，非常適用于深井的原油開采。 碳纖維連續(xù)抽油桿的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用前景碳纖維抽油桿的結(jié)構(gòu)碳纖維復(fù)合材料或稱碳纖維增強(qiáng)塑料連續(xù)抽油桿(簡(jiǎn)稱:CFRPC抽油桿)，呈帶狀，可纏繞到滾筒上(見圖7)，它的橫截面為矩形(見圖8)。鋼接頭的一端符合API抽油桿規(guī)范，以便和鋼抽油桿、抽油光桿相連接；另一端開一個(gè)槽，有3個(gè)內(nèi)螺紋孔。極大地減少了中間接頭(鋼桿平均8米一個(gè)接頭，而碳纖維連續(xù)桿只有兩個(gè)接頭)減少了接頭斷脫事故的幾率，延長(zhǎng)了桿的使用壽命和修井周期。碳纖維抽油桿為高分子復(fù)合材料，在90℃的酸堿溶液和原油中浸泡3個(gè)月，無任何變化，具有很強(qiáng)的耐腐蝕作用。加之碳纖維熱膨脹系數(shù)低(接近于零)，尺寸穩(wěn)定性好，在高溫油井中會(huì)大大減少?zèng)_程損失。 抽油桿的連續(xù)特性 , 有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè) , 節(jié)省作業(yè)時(shí)間 , 降低勞動(dòng)強(qiáng)度。碳纖維連續(xù)抽油桿采油系統(tǒng)在我國(guó)油田的應(yīng)用獲得了初步的成功，尤其是產(chǎn)品性能和節(jié)能效果，均超過了國(guó)外的技術(shù)水平，顯示出其大面積推廣的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為適應(yīng)流動(dòng)作業(yè)，采用汽車內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，提供一套液壓系統(tǒng)，工作機(jī)選擇液壓馬達(dá)和液壓缸。此外，此種方案采用兩臺(tái)液壓馬達(dá)無疑會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性及成本，同時(shí)夾持裝置的結(jié)構(gòu)尺寸也會(huì)隨之增大。同時(shí)采用此種方案也可以消除采用雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所帶來的系統(tǒng)的復(fù)雜性和高成本，同時(shí)也會(huì)大大減小裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。 雙油缸夾緊雙缸機(jī)構(gòu)有其不足之處，如圖231） 由于液壓系統(tǒng)本身的特性，兩個(gè)夾緊油缸不容易用液壓方式實(shí)現(xiàn)完全同步，通常在注入器前后側(cè)板上加定位滑塊，用機(jī)械方式保證雙缸同步，這樣勢(shì)必增加機(jī)械加工和裝配的難度。