【正文】 ；–齒間載荷分配系數(shù)，直齒取1；–齒向載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計》圖10–； 代入得K=1= 齒形系數(shù)表32 齒形系數(shù) z() 19（z1） 57(z2) 比較選擇系數(shù)1號大齒輪： == （328）2號主動小齒輪： == (329)＞，故選擇大齒輪值。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。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。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。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。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。 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。 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。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。經(jīng)過次載荷循環(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%。 圖19 CFRPC抽油桿的端部連接結(jié)構(gòu)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。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。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。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。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。前 2種用于陸上，后者主要用于海洋。復(fù)合型 CTU可用 CT和鉆桿柱進行作業(yè)。國內(nèi)開展連續(xù)油管技術(shù)與裝備的研究與開發(fā)始于 20世紀 90年代初，主要由中國石油集團科學(xué)技術(shù)研究院江漢機械研究所承擔。該作業(yè)設(shè)備具有起下井速度快、安全、可靠、具有起下加重桿的功能，并能對起下井作業(yè)的大部分功能進行智能化控制；具有數(shù)據(jù)顯示、計算、存儲、全程錄像等功能；整個系統(tǒng)安裝在66越野車底盤上，其越野性、機動性很好。 碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車的應(yīng)用前景我國目前碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車數(shù)量較少，但其應(yīng)用需求很大，因此其應(yīng)用前景很好，具有很好的市場開發(fā)價值。在我國，由于油田的超深井和高度腐蝕井采油逐漸增加，因此碳纖維連續(xù)抽油桿在我國的應(yīng)用前景十分廣闊。1. 柔性好，連續(xù)可盤繞由于碳纖維抽油桿是柔性連續(xù)的，最小曲率半徑為 300 mm，可盤繞和運輸。4. 耐溫高碳纖維連續(xù)桿是由耐高溫的碳纖維和樹脂復(fù)合而成,碳纖維的形成溫度高達1700℃，正?？諝猸h(huán)境下，使用溫度高達500℃,樹脂基體耐溫150℃，兩種材料復(fù)合后生產(chǎn)的碳纖維連續(xù)抽油桿耐溫可達120℃。8. 廢桿可回收再利用 , 無環(huán)境污染。此方案不易保證兩臺液壓馬達在每一瞬時都具有相同的轉(zhuǎn)速，當兩臺液壓馬達的工況存在差異時就會使夾持裝置兩邊驅(qū)動鏈條的牽引力發(fā)生波動，從而增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和不安全性。典型的夾緊機構(gòu)為雙油缸驅(qū)動方式和單油缸驅(qū)動方式。同樣，張緊機構(gòu)也可采用單缸杠桿方式。張緊輪分別由兩個液壓缸驅(qū)動，兩鏈輪中心距采用固定不可調(diào)方式。起下作業(yè)時首先夾緊液壓缸柱塞桿伸長，推動托板，使夾持塊前移，頂住碳纖維桿，直至達到一定壓力Fn，保持定位不變。夾持塊受力分析如圖33。鏈條速度n=(～)m /s，型號28A型，查《機械設(shè)計》圖9–14，選擇定期人工潤滑。 齒輪尺寸計算由于2號輪要帶動兩個齒輪嚙合，故2號輪扭矩加倍。查《機械設(shè)計計算手冊》知此齒輪傳動的效率為η=。m=根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，做彎扭合成強度校核計算，由《機械設(shè)計》知：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取= （337）式中：—軸的計算應(yīng)力，MPa； M—軸所受的彎矩，N碳纖維桿受力分析如下: Fn= (339)Fn–托板壓力；c–移動過程摩擦力系數(shù)，； f1–夾持塊對碳纖維桿的摩擦力；fm–夾持塊與碳纖維桿的靜摩擦力系數(shù)，取m=； S–；代入得為減小液壓缸工作壓力，并考慮托板穩(wěn)定性，可選擇2個液壓缸，則每個液壓缸工作壓力Fm=120kN。圖3–10 張緊鏈輪分析–鏈條拉力；–鏈條拉力合力，亦即張緊缸所受壓力 (3–40)–鏈條拉力， ； –張緊時鏈條與液壓缸軸線的夾角，取=300；–考慮摩擦的計算系數(shù)，一般取=~，本設(shè)計取= ； S–安全系數(shù)，；則： =顯然，張緊液壓缸滿足要求 夾持塊支架設(shè)計夾持塊裝置是夾持裝置的重要組成部分，夾持塊固定在三排鏈中間的鏈軸上，為保持夾持塊工作的穩(wěn)定，將其固定在兩根軸上。其是當今耐磨性能很好，較優(yōu)越的耐磨材料。以致注入器單元無法進行作業(yè)。特別是當碳纖維抽油桿與光桿的接頭通過起桿纏繞器單元注入井中時，起桿纏繞器單元的兩側(cè)鏈條上的夾緊壓塊之間的距離最少為45mm。由于四點支撐的工作平臺是一剛性結(jié)構(gòu)，其平衡處于靜不定狀態(tài)，多點調(diào)節(jié)時每個撐腿的位移、速度均不相同，4條撐腿的運動相互制約，具體控制算法難以實現(xiàn)，而且由于每個撐腿的受力不一致而容易發(fā)生伺服電動機過載。1）通過力學(xué)模型的分析，當碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車在起下作業(yè)時，其四周的樁腿都承受一定的壓力，則由上分析知：此時作業(yè)車不會發(fā)生傾翻，即作業(yè)車會依靠其四周的液壓樁腿保持自身的平衡。隨著碳纖維抽油桿的價格的下降，相信在未來這種裝置將會廣泛應(yīng)用在各個油田上。等等這些也在很大程度上的減少了設(shè)備制造的成本。本次畢業(yè)設(shè)計的工程制圖環(huán)節(jié)使我的CAD制圖能力得到了增強，同時對我的工程思維能力、專業(yè)素質(zhì)及與人合作、溝通的能力得到了增強。 通過做這次設(shè)計讓我知道了許多關(guān)于碳纖維抽油桿作業(yè)車起下夾持裝置： 1）碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車是一種集氣、液、電一體化，自動化程度高，高效的碳纖維連續(xù)抽油桿專用作業(yè)設(shè)備。2）通過力學(xué)模型的分析，當碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車在起下作業(yè)時，其四周的液壓樁腿出現(xiàn)壓力為0或者負壓力，則由上分析知：此時作業(yè)車會發(fā)生傾翻，即作業(yè)車會出現(xiàn)不平衡，此時需設(shè)計作業(yè)車的輔助平衡方案，例如可通過在出現(xiàn)壓力為0或者負壓力的作業(yè)車液壓樁腿處加平衡重物，或者在其相反面設(shè)計可行的支撐，或者可以通過重新優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局和方案，完成作業(yè)車的平衡設(shè)計。調(diào)平過程中調(diào)節(jié)的是4點的相對高度，為了有效消除伺服傳動系統(tǒng)的反向間隙和死區(qū)影響，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，具體調(diào)節(jié)過程中采用向最高點看齊的方法，即保持相對最高點不同,把低點調(diào)高，這樣工作臺就只做上升運動，穩(wěn)定可靠性好。否則無法實現(xiàn)既能夠夾緊碳纖維抽油桿，又能讓碳纖維抽油桿與光桿的接頭通過注入器單元，這一工作要求。根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場所反饋來的情況，井口的障礙區(qū)可以控制在以井口A為圓心、。圖312 起桿纏繞器橫縱位移示意圖 橫向位移由于起桿纏繞器單元布置在作業(yè)車的車尾，因此只有通過倒車才能夠使注入器單元C逐漸靠近井口A。其與中部通過六角頭螺栓連接，螺栓規(guī)格GB/T 5783 M616。由上知液壓缸工作參數(shù) Fm=144 kN，s==100mmG：工作載荷 f1：夾持塊對碳纖維桿的摩擦力 Fn：托板壓力圖39 碳纖維桿分析參考榆次華意液壓有限公司YHG1系列冶金設(shè)備液壓缸。mm； W—軸的抗彎截面系數(shù)，mm； —對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力； 由《機械設(shè)計》表151根據(jù)所采用鍵的類型知： 前已選擇軸的材料為45Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表15–1查得=70MPa。mN 軸受力分析簡圖力分析如圖36所示，從水平和垂直方向分析力矩，再進行合成求總力矩。 主動鏈輪軸設(shè)計 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)《機械設(shè)計》表15–3取A0=123，于是 dmin=A0=123 (335) 取d=120mm，查《機械設(shè)計手冊》表851鏈輪軸孔的最大直徑=132mm則， 取d=120mm滿足要求。由于采用開式結(jié)構(gòu)，選用直齒圓柱齒輪，8級精度，由《機械設(shè)計》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，開式齒輪傳動主要為磨損失效，選擇z2=z3=19，取傳動比為3，則z1=z4=319=57。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 —載荷對夾