【正文】 的嚙合條件計(jì)算齒 面的接觸應(yīng)力，則其校核公式為： ? ?HH KTKT ?? ???212212 zmd480dd480 (41) 上式適用于鋼制蝸桿對(duì)青銅鑄鐵或鑄鐵 蝸 輪。填料密封 的原理與自封式盤(pán)根不同，它是靠壓蓋壓力作用下，壓緊填料密封盒中的填料，對(duì)攪拌抽表面產(chǎn)生徑向壓力。 液體產(chǎn)生 的最大阻力彎矩 在葉片根部，其值為： mm2870460 . ??? ??? N 式中 ： Z—— 葉片數(shù) 斷面的抗壓模數(shù)： W 6b 2??? (313) 式中： b—— 漿 葉寬 ,cm —槳葉厚—? ， cm 于是，計(jì)算應(yīng)力為： ? ??? ?? WMm a xm a x (314) ZNZNM ???? ??? n974 00n2 60102 00 jjm a x ?泥漿攪拌器設(shè)計(jì) 25 式中， ??? 為許用應(yīng)力。 因此，目前國(guó)內(nèi)外石油固控設(shè)備中，最常用的攪拌器葉輪只有兩種， — 種是開(kāi)啟西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 式 蝸 輪，一種是圓盤(pán) 蝸 輪。 最高攪拌速度可達(dá) 600rPm 攪拌器葉輪型式的選擇 由于同一型式的攪 拌器可達(dá)到幾種目的，因此多數(shù)情況下是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣來(lái)選樣。 葉輪的層數(shù)取決于液層的高度。蝸 輪式取 df ／ D＝ — 。 對(duì)于長(zhǎng)方體鉆井液循 環(huán)罐及其介質(zhì)流態(tài)，可以近似的認(rèn)為滿(mǎn)足上述條件。軸流型排出軸向流，對(duì)周?chē)后w也有吸引挾帶作用。 這里要持別指出的是，不管何種葉型，當(dāng)液體粘度較低時(shí)，都將隨著轉(zhuǎn)速的變大，其流態(tài)逐漸內(nèi)層流到過(guò)濾流到湍流。為 40~70? ，舊 漿 而端部?jī)x為 l 7? 左右。轉(zhuǎn)速過(guò)高還會(huì)在高粘度液中 形成溝流，稍遠(yuǎn)處仍為死區(qū)。如果固相顆粒密度很小，濃度不大．密度與液體十分接近，則此 時(shí)可將固相看作是液相的一部分。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累和實(shí)驗(yàn)研究，各種 類(lèi)型葉輪尺寸的相對(duì)關(guān)系都有一個(gè)大致范圍，超過(guò)這些范圍設(shè)計(jì)出來(lái)的 葉輪，無(wú)論外觀和性能都不會(huì)理想。通常彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變化應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力隨工作情況變化而變化。 蝸 輪周?chē)潭ú捎闷芥I連接。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞度，故采用碳鋼制造軸尤其廣泛，其中最常用的是 45鋼 。 vK = .111?? = ③ 確定影響系數(shù) ZE 因使用的 QT300 蝸 輪與 40Cr蝸桿相配 ，故 ZE = 160 V2paM ④ 確定接觸系數(shù) ?Z 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動(dòng)中心距的比為 1d /? = ，可查得 ?Z = ⑤ 確定需用接觸力 ? ?H? 應(yīng)力循環(huán)系數(shù) ： N = 60 hjLn2 = 60 1202272 ??? = 710? 式中 ： n 2—— 蝸 輪轉(zhuǎn)速，單位為 r/min hL —— 工作壽命，單位為 h 。 選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)的功率不大，速度只是中等，故蝸桿傳動(dòng)采用 40Cr；因希望效率高些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 55HRC。 密封填料的材料選擇的主要依據(jù)是攪拌的攪拌軸轉(zhuǎn)速、操作溫度、操作壓力及無(wú)聊的化學(xué)性質(zhì) 。其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如下表 23： 表 23 YB2 YB 系列隔爆型電動(dòng)機(jī)是 Y(IP44)系列電動(dòng)機(jī)的派生產(chǎn)品，具有高效、節(jié)能、噪聲小、運(yùn)行安全可靠、安裝尺寸和功率等級(jí)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)。 在確定好傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)后，進(jìn)行攪拌器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，如蝸桿傳動(dòng)、攪拌軸、空心 蝸 輪、葉輪等。 ③ 攪拌葉輪的選擇問(wèn)題。 其中，生產(chǎn)攪拌器的廠(chǎng)家主要有： 滄州華滄石油機(jī)械廠(chǎng)、華北石油管理局第一機(jī)械廠(chǎng)、滄州中油固控設(shè)備有限公 司、 山東省淄博市博山防爆電器廠(chǎng)等 。因此，研究 鉆井 液泥 漿 攪拌器必須深入 了解國(guó)內(nèi)外攪拌器的使用性能和技術(shù)現(xiàn)狀 。 總之， 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外固控系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)攪拌器的優(yōu)點(diǎn)及現(xiàn)存的缺點(diǎn)；通過(guò)開(kāi)展鉆井液攪拌器設(shè)計(jì)工作，為研制新產(chǎn)品，提 高攪拌器的綜合性能提供理論依據(jù)和方法，最終設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)合理、工作安全的鉆井液攪拌器，以達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。 ，繪制了具體的裝配圖及必要的零件圖。在空心 蝸 輪軸中設(shè)有螺桿，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪和螺母使螺桿升降，帶動(dòng)葉輪升降，能使攪拌器的葉輪調(diào)整到需要的高度有效的避免了循環(huán)灌中沉淀物埋沒(méi)葉輪；還可以通過(guò)調(diào)整葉輪的高度使攪拌器充分發(fā)揮攪拌作用。但國(guó)產(chǎn)的固控設(shè) 備在性能、壽命方面與國(guó)外固控設(shè)備有一定差距，主要是材料、 加工工藝、 加 精度和配套的通用設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）的質(zhì)量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)攪拌器應(yīng)注意： ① 生產(chǎn)實(shí)踐中攪拌器功率不足易于覺(jué)察，而攪拌器功率過(guò)大造成浪費(fèi)的問(wèn)題則易忽略 ② 攪拌軸的密封問(wèn)題，易產(chǎn)生漏油現(xiàn)象。 其中， 設(shè)計(jì)中將參考以下文獻(xiàn)作為設(shè)計(jì)理論依據(jù)： ① 龔偉安．鉆井液固控系統(tǒng)及設(shè)備．石油工業(yè)出版社： 1995 ,04 ② 華東石油學(xué)院礦機(jī)教研室編．石油鉆采機(jī)械．石油工業(yè)出版社： 1980 ③胡國(guó)楨，石流主編．化工密封技術(shù)．化學(xué)工業(yè)出版社： 2022 ④機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ⑤ 陳立德，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，高等教育出版社（第三版） 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 總體方案 本次設(shè)計(jì)的鉆井液攪拌器采用 蝸 輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)， 蝸 輪蝸桿的 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)比大，可靠性高，在鉆井液攪拌器中最常使用。 根據(jù)工作條件選用 YB 系列隔爆型異步電動(dòng)機(jī)。 160M12 型隔爆電機(jī)作為 鉆井液攪拌器的動(dòng)力源。鉆井液攪拌器的軸屬于低轉(zhuǎn)速，低壓力，較適用的仍然是填料密封，因?yàn)樘盍厦芊饩哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維修，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 攪拌器 V型密封 結(jié)構(gòu)如下： 圖 24 V 型密封結(jié)構(gòu) 泥漿攪拌器設(shè)計(jì) 11 3 攪拌器 主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型 根據(jù) GB/T10085— 1988的推薦，采用阿基米德柱蝸桿傳動(dòng)。 ?K ② 蝸輪 蝸 輪齒數(shù) 402 ?Z d2= mZ2 = mm28440 ?? 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 齒頂圓直徑 d 2? ? ? ? ? 9 ?????? Zm 齒根圓直徑 ? ? ? ? mmZmd f 6 ?????? 蝸 輪咽喉母圓半徑 22g ???? ??? 外徑 0 9 822 ????? mdd c ? mm 齒寬 B 5 7 . 0 8 m 1 ???? ? 頂隙 C = = . ?? 齒寬包角 ????????? 12arc sin2 db? 蝸 輪 軸設(shè)計(jì) 條件參數(shù)計(jì)算 已知，蝸桿 m = ， q = 10 ， Z1 = 2 ， Z2 = 40 ， n2 = 60r/min, ??? 21 ，? 284mm 蝸 輪受力： NTFF 552 212t 101962d2 ??????? ? NTFF 461 11t2 ???????? NFFF 452t12 a a n ?????? ???? 材料的選擇及熱處理 軸的材料主要是碳鋼合金鋼。這樣 蝸 輪在軸上的軸向位置被完全確定。 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 計(jì)算軸上載荷 畫(huà)出軸的空間受力圖 及水平面內(nèi)的彎矩圖： 圖 32 攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)計(jì) 平面力系圖平面彎矩圖平面力系圖平面彎矩圖合成彎矩圖扭矩圖空間力系圖平面彎矩圖左右 ① 水平面受力分析 ： 圓周力 dTFt 2? = N55 101962 ???? 支點(diǎn)反力 212LL LFF tHA ??? = NN 45 ??? ?? 211LL LFF tHC ??? = N45 ??? ?? ② 水平面彎矩 泥漿攪拌器設(shè)計(jì) 17 1LFM HAHB ?? = mmN ????? 74 0 ③ 垂直平面受力分析 徑向力 ??costantr nFF ??= ? 軸向力 ?tan?? ta FF ?? 支點(diǎn)反力 212 2LLdFLFF arVA ???? = N444 2??? ????? 211 2LLdFLFF arVC ???? N444 2??? ?????? ④ 垂直平面彎矩： 11 LFM VAVB ?? ? mmN ????? 74 0 22 LFM VCVB ?? = mmN ????? 74 2 0 ⑤ 合成彎矩： 212 VBHB MMM ??左 ? ? ? ? ? mmN ?????? 72727 222 VBHB MMM ??右 = ? ? ? ? mmN ?????? 72727 ⑥ 扭矩分析： ? ?22 TMMe ??? (34) 式中， 中大者及為 右左 MMM ； 式中 ? 為考慮彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力循環(huán)特性的不同引入的修正系數(shù)。同樣，它們相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、介質(zhì)粘度大致的流動(dòng)狀態(tài)都已有 — 定的推薦范圍。固液相攪拌有一個(gè)基本要求，就是使固體顆粒懸浮起來(lái)。 因?yàn)樵诟哒扯认聰嚢枞~輪排出流量甚少。 平葉的運(yùn)動(dòng)方向與 漿 面法線(xiàn)方向一致；折葉的 漿 而與運(yùn)動(dòng)方向成一個(gè)傾斜角 一般為 45? 或 60? ；螺旋面葉是折葉的一種特 殊情況，它的根部的。 出以上分析得知，鉆井液攪拌諾的葉輪 按排液方向可分為徑向流和軸流型兩種：螺旋由 漿 葉屬于軸向流型，而折葉式 漿 葉則處于二者之間，但更接近軸向流型