【正文】 調(diào)節(jié) 1 個平面到水平狀態(tài)的過程可以有單向調(diào)節(jié)和多點調(diào)節(jié) 2 種方案。 需要注意的是：在向井中下入桿件的時候（包括加重桿、碳纖維連續(xù)抽油桿和光桿桿段），注入器單元的夾緊塊都必須牢牢的夾緊桿件。所以根據(jù)此條件，在本設(shè)計中，擬定起桿纏繞器單元 C 的最大橫向位移為 。當兩個裝置完全配合時，夾持塊支架上的開口與夾持塊上支架的開口對準，然后拿銷釘固定起來，來確保夾持塊與夾持塊支架之間的配合。 代入得 56 c os 30 ?? ? ? ? ?72kN 參考榆次華意液壓有限公司 YHG1 系列冶金設(shè)備液壓缸。 碳纖維桿 v= (~) m/s 鏈輪轉(zhuǎn)速 v= (~) r/min 3 號齒輪 n1=n3=(~) r/min 2 號齒輪 n2=(~) r/min 其中液壓 馬達與 2 號主動齒輪轉(zhuǎn)速相同，則 n0=n2=(~) r/min 液壓馬達 扭矩 入T= 出T 入T — 輸入轉(zhuǎn)矩，即液壓馬達轉(zhuǎn)矩 ； 出T — 輸出轉(zhuǎn)矩，即 2 號輪轉(zhuǎn)矩 。 m 24 （a） 力分析（b） 水平面（c） 垂直面（d） 合成彎矩圖（e） 扭矩圖 圖 37 鏈輪軸的載荷分析圖 圖 38 主動小齒輪與大齒輪受力圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭矩圖中可以看出 C 是危險截面。 各值計算如下： tF – 齒輪切向力， ???? 5 707 48 2221dTF t rF – 齒輪徑向力， tanrtFF ??? ，取嚙合角 020?? ， ?rF tan20? = 由于齒輪布置位置原因，要將這兩個力在水平和豎直方向分解，如圖 3– 8 所示。 d=100mm， bf3=，查《機械設(shè)計》表 6–1 選鍵 2816，L=110mm，強度條件為 ? p= 32T10kld? （ 336） T– 傳遞轉(zhuǎn)矩， 7482N? m k– 接觸高度， k== 16=8mm l– 工作長度，圓頭平鍵 l=L–b=110–28=82mm d– 軸直徑， 100mm 代入得 ? p= 32 7482 108 82 100???? =228MPa＞ [? p] 可見連接擠壓強度不夠，采用雙鍵，相隔 1800布置，其工作長度： l=82=147mm。 由圖知 F21=F12，即 112Td = 222Td 1221TdT d? = 1Ti =74823 =2494 mN/ 彎曲疲勞許用應(yīng)力 由《機械設(shè)計》圖 10–20c 查得 3號輪彎曲疲勞強度極限 2FE? = 3FE? =500MPa， 1FE? = 4FE? =380MPa， n4=n1=(~)r/min n2=n3=in1=3(~)=(~)r/min 按每年工作 300 天計算，工作壽命 10 年。當中心線與水平線的夾角大于600時常設(shè)張緊裝置?？梢娞祭w維桿的起下是靠摩擦力實現(xiàn)的。 工作時分為兩個獨立單元，一為夾緊單元，一為起下單元。 本設(shè)計擬定的初步方案 本設(shè)計采用汽車內(nèi)燃機作為動力源，提供一套液壓系統(tǒng)，工作機選擇液壓馬達 和液壓缸。油缸伸出時夾緊油管，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。 通過以上兩動力方案比較采用方案二的動力方案。這樣，用液壓系統(tǒng)為其提供動力，不僅解決了動力問題，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。與鋼桿混合使用 , 通過調(diào)節(jié)彈性頻率 , 可實現(xiàn)超沖程抽油 , 提高產(chǎn)油量。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，強度最高，彈性模量介于鋼抽油桿和玻璃鋼抽油桿之間。將碳纖維抽油桿的端部插入鋼接頭的槽中，用 3 個螺釘固定。根據(jù)科技查新的結(jié)果，我國碳纖維抽油桿的研制和應(yīng)用水平目前居國際領(lǐng)先水平。 作業(yè)車單元主要給車上的作業(yè)設(shè)備提供原動力并承擔全 套作業(yè)設(shè)備的運輸工作；纏繞盤單元主要承擔碳素桿的纏繞工作；光桿起升單元主要承擔光桿和加重桿的起下作業(yè)工作 。 我國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。 4 圖 16 專用連續(xù)油管鉆井裝備 我國引進和利用連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)始于 20 世紀 70 年代。 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。前 2 種用于陸上，后者主要用于海洋。 1972 年，我國引進了第一臺波恩公司生產(chǎn)的連續(xù)油管作業(yè)車。勝利石油管理局工程機械總廠根據(jù)該廠第一代碳纖維抽油桿作業(yè)設(shè)備的不足，研制了第二代全液壓、智能控制作業(yè)設(shè)備。碳素桿起升單元主要承擔碳素桿的起下作業(yè)工作；液壓控制單元主要為碳素桿起升單元、光桿起升單元、纏繞盤單元提供液壓動力并承擔上述三個單元的控制工作；測控單元完成主要作業(yè)參數(shù) (下泵深度、懸重、工作液溫度、壓力等 )的測試功能。 實驗結(jié)果表明：碳纖維連續(xù)抽油桿是一種很有發(fā)展前途的特種抽油桿。 圖 19 CFRPC 抽油桿的端部連接結(jié)構(gòu) 7 1CFRPC 抽油桿； 2加強帶； 3螺釘； 4鋼接頭 碳纖維抽油桿的技術(shù)特點碳纖維連續(xù)抽油桿是一 種帶狀矩形截面的抽油桿，其主要增強相是碳纖維，樹脂是基體 ,經(jīng)過拉擠成型，具有強度高、重量輕、抗疲勞性能好、耐腐蝕等優(yōu)點，與普通抽油桿相比，碳纖維連續(xù)桿具有優(yōu)越的技術(shù)優(yōu)勢 ??4 。經(jīng)過 710 次載荷循環(huán)后碳纖維抽油桿的剩余強度為原來強度的 60% ，而鋼抽油桿和玻璃鋼抽油桿的剩余強度分別為原來各自強度的 40%和 20%。 7. 截面積小 僅為鋼制抽油桿的 1/5, 從而大大減小了抽油桿服役過程中的上下沖程阻力。 動力方案對比 方案一如圖 21 所示，采用兩臺旋轉(zhuǎn)方向相反的液壓馬達驅(qū)動 此種方案需要兩臺液壓馬達，工作時，兩臺旋轉(zhuǎn)方向相反的液壓馬達驅(qū)動兩個主鏈輪同時向相反的方向轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)起下碳纖維連續(xù)抽油桿的作業(yè)過程。 夾緊方案對比分析 常用的典型方案 起桿纏繞器夾緊機構(gòu)的設(shè)計 ：由起桿纏繞器的工作原理可知，夾緊機構(gòu)的功能是提供足夠的夾緊力以保證抽油桿夾持塊可以可靠的夾緊抽油桿。更主要的是每一付夾緊壓塊少用一個油缸，整個注入器將減少 4 個油缸 (包括張緊機構(gòu) )，可降注入器制造成本。 本設(shè)計采用單邊夾緊方式，其中左側(cè)為能動端，右側(cè)為固定端。 起下單元功率傳遞路線：液壓馬達 – 齒輪組 – 鏈輪、鏈條 – 夾持塊 – 碳纖維桿；夾緊單 元功率傳遞路線：液壓缸 – 托板 – 滾動軸承、夾持塊支架、夾持塊 – 碳纖維桿。為了保證足夠大的摩擦力，必須提供足夠大的正壓力，用液壓缸來提供壓力完全可以滿足工作要求。 張緊的方法很多，結(jié)合本裝置的特點采用張緊輪裝置進行張緊。 72 2 hN = 60 n j L = 60 47 .6 4 2 ( 4 30 0 10 ) = 6. 86 10? ? ? ? ? ? ? ? ? (321） N1= 23N =107 由《機械設(shè)計》圖 10–18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=， KFN2= 取安全系數(shù) S=，則彎曲疲勞許用應(yīng)力 ? ?1F? = 11FN FEK S? = ? ?2F? = 22FN FEK S? =310MPa (322） 齒高比 初選 d1=d3=540mm， d2=180mm 齒輪線速度均相等，則 18 v= 2236010dn??=（ 323） 齒寬 b= 2d d?? =1180=180mm （ 324） 模數(shù) m2= 22dz = （ 325） 齒高 h=== （ 326） bh = 載荷系數(shù) K= A V F FK K K K?? （ 327） AK – 使用系數(shù)，查《機械設(shè)計》表 10–2 取 ； VK – 動載系數(shù)， v=， 8級精度，查 《機械設(shè)計》 圖 10–8 取 ； FK? – 齒間載荷分配系數(shù)，直齒取 1； FK? – 齒向載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計》圖 10–13 取 ； 代入得 K=1= 齒形系數(shù) 表 32 齒形系數(shù) z( vz ) 19（ z1） 57(z2) FaY SaY 比較選擇系數(shù) 1 號大齒輪： ? ?111Fa saFYY? = ? = （ 328） 2 號主動小齒輪： ? ?222Fa saFYY? = ? = (329) ＞ ，故選擇大齒輪值。 ? p= 32 7482 108 147 100??=99MPa≤ [? p] (合適 ) 鍵標記為 鍵 B281 6 GB/T 1096–1979 鍵材料選擇 45 鋼，查《機械設(shè)計》表 6– 2 許用擠壓應(yīng)力 [? p]=(120~150)MPa，考慮到工作情況，取 [? p]=130MPa。 則 ????? ?? 45c o s45c o s rth FFF ????? ?? 45c o s45c o s rtv FFF eF – 鏈輪圓周力， 前面已求得為 pF – 鏈輪壓軸力， 前面已求得為 結(jié)合圖 3– 6 計算如下： 水平面： 0DM?? ?????? BDRCDFADF heh 10 111. 81 337 62. 86 60 261 .19 0hR? ? ? ? ? ? 得 1 ? kN 0F?? 23 12 0h e h hF F R R? ? ? ? 1 6 5 0hR? ? ? ? 得 2 ? kN 得 mNABFM hhB ?????? 5 2 60 271 hM R C D N m? ? ? ? ? ? 垂直面： 0DM?? 1 0v p vF A D F CD R B D? ? ? ? ? ? 6 3 1 ?????? vR 得 kNRv ?? – 表示與圖示反向 0F?? 12 0v p v vF F R R? ? ? ? 27 3 vR??? =0 得 2vR = mNABFM vvB ?????? 5 mNCDRM vvc ?????? 4 4 表 33 載荷列表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 R 1 ? kN 2 ? kN kNRv ?? 2vR = 最大彎矩 M hBM = 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的強度。 2T2=21000=4988N? m 則： 入T =4988N? m 液壓馬達 選擇 由寧波永聯(lián)液壓有限公司提供系列產(chǎn)品選擇 YLM16–1400，基本參數(shù)如下 表 34 液壓馬達參數(shù) 液壓缸選擇 夾緊 液壓 缸 起升時最大工作載荷 G 為 80kN，夾持塊對碳纖維桿的動力為靜摩擦力 f1，這一摩擦力是由托板壓力 Fn 引起的，而托板壓力即夾緊液壓缸的推力。其基本參數(shù)如下 28 表 36 張緊液壓缸的基本參數(shù) 型號 缸徑 /mm 活塞桿直徑 /mm(速比 ) 最大行程 /mm HSG01–50/dE 50 25 400 缸體材料及固定 缸體材料選擇 45 鋼，考慮到整個裝置架子結(jié)構(gòu)，采用端部法蘭連接。 夾持塊支架與導(dǎo)軌選 用的材料為鑄碳鋼，夾持塊選用的材料碳纖維。 縱向位移 根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場所反饋來的 情況，由于作業(yè)車四周圍的條件所限（如：井口四周有障礙物或者井口四周坑洼不平），作業(yè)車車尾無法直接靠到作業(yè)井口，從而使注入器單元也無法直接靠到作業(yè)井口上。 31 由于碳纖維連續(xù)抽油桿的厚度最大為 5mm，所以當起桿纏繞器單元的夾緊壓塊牢牢地 夾緊碳纖維連續(xù)抽油桿時，光桿兩側(cè)的夾緊壓塊之間的距離最大為 5mm。若采用多點調(diào)節(jié) ,則各點都 同時運動，調(diào)整到一個預(yù)定點，其特點是速度快，但算法復(fù)雜。設(shè) 2 支腿連線方向的水平面線為 X 方向， 3 支腿連線方向的水平面線為 Y 方向， X、 Y 方向的正半軸向如