【正文】 5)鉆機(jī)系統(tǒng)配置合理 ,在采用工程設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上 ,對鉆機(jī)用的關(guān)鍵組建與設(shè)備 (如 :絞車 ,泥漿泵 ,液力變矩器 ,柴油機(jī)等 )進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ? 并對各個(gè)組建進(jìn)行了系統(tǒng)的校核 ,確保了鉆機(jī)整體的安全性和優(yōu)越性 ? 。 ??????? ??? ??? RKK 計(jì)算可得 截面安全截面安全表明滾筒 FESS FE ,., ?? 從以上滾筒軸靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果可知 ,滾筒軸設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足實(shí)際工作要求 ,滾筒軸安全可靠 ? 38 7 結(jié)論 本文 對 ZI70 鉆機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)計(jì)算 ,經(jīng)過國內(nèi)外技術(shù)的分析與對比研究 ,提出了一系列的 系統(tǒng)配置方案 ? 通過常規(guī)設(shè)計(jì)與機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的綜合效應(yīng)評(píng)估該鉆機(jī)在關(guān)鍵技術(shù)上與國外先進(jìn)水平同步發(fā)展 ? 通過對鉆機(jī)的綜合設(shè)計(jì)計(jì)算證明 : 1)鉆機(jī)設(shè)計(jì)符合 SYT5609— 1999石油鉆機(jī)型式與基本參數(shù) 及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,符合 API 規(guī)范及有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn) ? 達(dá)到了技術(shù)協(xié)議的要求和主要設(shè)計(jì)指標(biāo) ? 2)鉆機(jī)采用了 4 臺(tái) 柴油機(jī)和液力變矩器 結(jié) 合的驅(qū)動(dòng)方式 ，通過并車鏈實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)的 統(tǒng)一 驅(qū)動(dòng) ,使 絞車 ,轉(zhuǎn)盤 ,泥漿泵實(shí)現(xiàn)了 全程調(diào)速 ? 3)鉆機(jī)絞車采用 2? 2 正檔變速 ,機(jī)械傳動(dòng)簡單可靠 ? 主剎車采用液壓盤式剎車 ,輔助剎車采用電磁渦流剎車 ,剎車系統(tǒng)安全可靠 ? 4）鉆機(jī)游動(dòng)系統(tǒng)采用 5? 6 繩系符合石油行業(yè)規(guī)定 。 ??????? ??? ??? RKK F 截面 : 同理可得 ,1, ??????? ????? ????RKKK 則 。 d軸的直徑 (mm) ?l 鍵的工作長度 ,A 型 l = )(mmbL? 2),( hkmmk ??? 平鍵鍵與輪轂的接觸高度 鍵的寬度??b [ 查表鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 ,] ???p? 鍵的許用剪切應(yīng)力???][? 由前面軸的最小直徑的確定可知 : mNT . 3m a x ?? ,d=320mm, mmbLl 27070340 ????? mmkmmhhk 18,36,2 ??? 所以 MPp 3 ??? ???? 由表可查得 : 鍵聯(lián)接的許用擠壓 ,剪切應(yīng)力 MPa 應(yīng)力種類 連接方式 零件材料 載荷性質(zhì) 靜載 輕微沖擊 沖擊 ][ p? 靜連接 鋼 200~250 120~200 60~100 鑄鐵 100~120 80~100 45~60 動(dòng)連接 鋼 50 40 30 ][? 125 100 60 采用靜連接 ,輕微沖擊的鍵的 許用擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力為 : ][ p? =120~200MP, 取 ][ p? =200MP, ][? =100MP 采用兩個(gè)鍵對稱分布 : 29 所以 MPMP pp 4002022][ ????? ?? 剪切應(yīng)力 : ][2022 ?? ?? dblT ,b=70mm PMMP 2022022][ 3 ??????? ??? ?? 因?yàn)樽钚≈睆降逆I滿足要求 ,所以其他位置的鍵也能滿足要求 氣胎離合器這邊鍵的校核 : mNT . 9 4 3?? ,d=300mm, mmbLl 23763300 ????? ,162 mmhk ?? h=32mm, k=16mm 擠壓應(yīng)力的 : MPMPpp 4002022][ 3 ??????? ??? ?? 剪切應(yīng)力 : ][2022 ?? ?? dblT ,b=63mm PMMP 2022022][ 3 ??????? ??? ?? 所以在氣胎離合器這邊的鍵也滿足要求 . 軸承的選擇 在安放鏈輪的地方選用兩個(gè)圓錐滾子軸承 ,而支撐處選用調(diào)心圓柱滾子軸承 . 圓錐滾子軸承的示意圖如下 : 30 查 (《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 .軸承 .單行本 .P6— .化 學(xué)工業(yè)出版社 .2022 年1 月 )可以得出軸承的主要參數(shù) ,如下表 : 基本尺寸 /mm 基本額定載荷 /KN 極限轉(zhuǎn)速1min./ ?r 重量/Kg 軸承代號(hào) d D B1 Cr Cor 脂 油 W 35000 型 360 480 160 1490 4270 380 480 352972x2 540 185 2120 4910 360 450 132 351072 600 242 2950 6270 320 400 235 351172 由于軸的兩邊均采用相同型號(hào)和相 同尺寸的鏈輪且軸的尺寸相同所以圓錐滾子軸承只需要選擇一個(gè)就可以滿足要求 : 選擇軸承代號(hào)為 351072,d=320mm,D=540mm,B1=185mm 圓錐滾子軸承的示意圖如下 : 31 查 (《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2022 年 11 月 )可以得出軸承的主要參數(shù) ,如下表 : 基本尺寸 /mm 基本額定載荷 /KN 極限轉(zhuǎn)速1min./ ?r 軸承代號(hào) d D B Cr Cor 脂潤滑 油潤滑 圓柱孔 360 540 134 1710 4180 360 450 23072 380 560 135 1710 4240 340 430 23076 620 194 2620 6240 300 380 23176 由于軸的支撐殼體兩邊軸的尺寸相同 ,所以圓錐滾子軸承只需要選擇一個(gè)就可以滿足要求 : 選擇軸承代號(hào)為 23076,d=380mm,D=560mm,B=135mm 氣胎離合器的選擇 由于兩邊安放氣胎離合器的軸的直徑不一樣所以需要選擇兩個(gè)尺寸不同的氣胎離合器 ,石油鉆機(jī)上使用的通風(fēng)型氣胎離合器是在一般的氣胎離合器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 一種新型離合器 .它的隔熱和通風(fēng)散熱性能好 ,氣胎本身在工作時(shí)不承受扭 32 矩 ,而且掛合平穩(wěn) ,摘開迅速 ,因此它具有更高的壽命 . 通風(fēng)型氣胎離合器結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)就在于它產(chǎn)生熱量的工作表面和氣胎表面之間 ,即在每一塊摩擦片上面都裝有一套散熱傳熱裝置 .近年來 ,這種離合器在國外石油鉆機(jī)上獲得越來越廣泛的應(yīng)用 . 氣態(tài)離合器的示意如下 : 查 (《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 .第二版 .(第 3 卷 ). :徐灝 . 機(jī)械工業(yè)出版社 .1988年 11 月 )可以得出鍵的具體參數(shù) ,如下表 : 型號(hào) 氣胎數(shù)量 公稱轉(zhuǎn)矩Tn/N.m 最大靜轉(zhuǎn)矩mNT ./max 許 用 轉(zhuǎn) 速1max min./ ?rn 靜態(tài)扭轉(zhuǎn) 1D (mm) 2D (mm) L (mm) LQD710 1 71000 163300 450 66~ ?? 1700 450 440 LQD900 1 90000 207000 450 66~ ?? 1850 530 480 33 在牙嵌離合器這邊選用 LQD710, mmLmmDmmD 4 4 0,4 5 0,1 7 0 0 21 ??? 在另一邊選用 LQD900, mmLmmDmmD 4 8 0,5 3 0,1 8 5 0 21 ??? 對所選用的氣胎離合器進(jìn)行校核 : 1)離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 由公式 : TkkT Pc ? 式中 : ).( mNT 離合器傳遞的理論轉(zhuǎn)矩?? ,T= 3, ??? kk 對鉆探機(jī)械離合器的工作情況系數(shù) ~, ??? Pp Kk 一般取安全系數(shù) , ?pK 2)由摩擦材料許用壓強(qiáng)條件決定離合器承載能力 : ][][ 22 PBRTT C ??????? ? 式中 : )( mmR 摩擦表面的半徑?? ,R= )(mmB 閘瓦的寬度?? ,B= ,~,),( ?????? ??? 取鋼對石棉橡膠摩擦系數(shù) mm MPPM P aP ][),][ ??? 摩擦材料的許用壓強(qiáng) 所以 mNT c .104 0 59 0 0 0 3????? [T]= 62 ?????? = 3? 所以 ][TTc ? ,離合器滿足要求 因?yàn)樵谧钚≥S這邊的離合器都滿足要求 ,所以另外一邊的氣胎離合器也滿足要求 螺栓 ,螺柱的選擇 在鏈輪輪轂和氣胎連接的地方用螺栓連接 ,鏈輪和鏈輪輪轂連接也用螺栓連接 螺栓的示意圖如下 : 34 鏈輪輪轂和氣胎連接的地方用螺栓 GB5782— 86 M36 125? (螺紋規(guī)格d=M36, mml 125? ,A 級(jí)的六角頭螺栓 .) 鏈輪和鏈輪輪轂連接的地方用螺栓 GB5782— 86 M32 180? (螺紋規(guī)格 d=M32, mml 180? , A 級(jí)的六角頭螺栓 .) 輪轂和殼體之間用螺栓 GB5782— 86 M36 120? (螺紋規(guī)格 d=M36, mml 120? , A 級(jí)的六角頭螺栓 .) 剎車盤與輪轂連接的地方用螺栓 GB5782— 86 M56 150? (螺紋規(guī)格 d=M56, mml 150? , A 級(jí)的六角頭螺栓 .) 雙頭螺柱的選擇 : 軸 與端蓋連接用雙頭螺柱 GBT8981998 M32 油封與軸承端蓋用雙頭螺柱 GBT8981998 M16 軸承端蓋與鏈輪輪轂之間用雙頭螺柱 GBT8981998 M8 軸承端蓋與輪轂之間用雙頭螺柱 GBT8981998 M16, M8 滾筒軸的強(qiáng)度校核 由于在工作時(shí)有牙嵌離合器這端所承受的轉(zhuǎn)矩會(huì)更大 ,所以只考慮這一邊的強(qiáng)度校核就能保證整根軸的強(qiáng)度 ? 在實(shí)際情況中 ,最大鉤載發(fā)生在下鉆時(shí) ,所以以下鉆情況對軸進(jìn)行校核 ,即可滿足要求 : 分兩種情況考慮 : (1) 快繩在滾筒的一側(cè) : 35 (2)快繩在滾筒的中間 : 由游動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算可得 : mmNTKNP .102 1 1 3 0 0,3 9 7 3m a x ????快 當(dāng)快繩在滾筒的一側(cè)時(shí)由公式 : 2 1 4 55 8 8,3 7 9 2121 ????? FFFF 得出 KNFKNF 79,300 21 ?? 所以算出 mNM ?? 1 6 7 4 0 0m a x 當(dāng)快繩在滾筒的中間時(shí)由公式 : 36 13461356,379 2121 ????? FFFF 得出 KNFKNF 190,189 21 ?? 所以算出 mNM ?? 2 5 5 7 4 0m a x 滾筒危險(xiǎn)截面分析確定 根據(jù)最大鉤載的彎矩和轉(zhuǎn)矩圖可以看出快繩在滾筒軸左側(cè)時(shí)滾筒的彎矩最大 ,該截面直徑為 d= ,4 1 0 截面且為 Emm? 快繩在滾筒中間時(shí) ,F 截面的彎矩最大 , ,該截面直徑為 d= ?截面且為 Fmm400? 危險(xiǎn)截面的截面模量計(jì)算 (1)E 截面 抗彎模量 33 604743232 mmdZE ?? ? 抗扭模量 33 1209486316 mmdZPE ?? ? (2) )F 截面 抗彎模量 33 565461232 mmdZE ?? ? 抗扭模量 33 1084564316 mmdZPE ?? ? 滾筒軸靜強(qiáng)度校核 軸的許用應(yīng)力 2/500][: mmNs ?? 由公式 : 3][)(3)(/ 2m a x2m a x ????SPEss SZTZMS ? E 截面 : 3][)120948 63211300 000(3)604743 2167400 000(/500 22 ????? SSE SS 3][)10845 64321130 0000(3)56546 1225574 0000(/500 22 ????? SSP SS 37 計(jì)算結(jié)果表明 E 截面 , F 截面均滿足靜強(qiáng)度要求 ?