【正文】 mm，bf3=，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6–1選鍵2816，L=110mm，強(qiáng)度條件為p= （336）T–傳遞轉(zhuǎn)矩，7482Nm k–接觸高度，k==16=8mml–工作長度，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，其工作長度：l=82=147mm。根據(jù)《機(jī)械零件手冊(cè)》表13–1，參考基本額定動(dòng)載荷比、極限轉(zhuǎn)速比，選取調(diào)心球軸承22220C/W33。 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。 齒輪尺寸計(jì)算由于2號(hào)輪要帶動(dòng)兩個(gè)齒輪嚙合，故2號(hào)輪扭矩加倍。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。 M≥ （319）圖35 齒輪組載荷分析確定公式中的各計(jì)算數(shù)值： 齒輪扭矩 （320）齒輪扭矩，Q–鏈條總拉力，d–鏈輪分度圓直徑， mm。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。鏈條速度n=(～)m /s，型號(hào)28A型，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9–14，選擇定期人工潤滑。當(dāng)中心線與水平線的夾角大于600時(shí)常設(shè)張緊裝置。設(shè)計(jì)中取鏈輪的傳動(dòng)比為1，則各鏈輪參數(shù)相同。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)。夾持塊受力分析如圖33。可見碳纖維桿的起下是靠摩擦力實(shí)現(xiàn)的。夾持塊頂在碳纖維桿上，工作時(shí)靠靜摩擦力保持相對(duì)靜止。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。起下作業(yè)時(shí)首先夾緊液壓缸柱塞桿伸長，推動(dòng)托板，使夾持塊前移，頂住碳纖維桿，直至達(dá)到一定壓力Fn，保持定位不變。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。3 碳纖維桿作業(yè)車夾持裝置設(shè)計(jì)分析碳纖維連續(xù)抽油桿夾持裝置主要用于碳桿纖維桿的起下作業(yè)，減小纏繞盤的扭矩，保證平穩(wěn)工作。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。張緊輪分別由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，兩鏈輪中心距采用固定不可調(diào)方式。 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。3）在抽油桿外部套有Φ56mm的油管。2）在碳纖維連續(xù)抽油桿的下端接有長度為300m～600m的鋼桿，并且鋼桿直徑為Φ22mm～Φ25mm。同樣，張緊機(jī)構(gòu)也可采用單缸杠桿方式。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。雙缸機(jī)構(gòu)利用活塞桿收 回夾緊油管，這時(shí)液壓力作用在活塞與活塞桿間的環(huán)形空間，由于活塞截面積大于活塞與活塞桿環(huán)空截面積，在液壓力相同的條件下，活塞桿伸出的力大于收回的力，顯然雙缸機(jī)構(gòu)沒有充分利用油缸的能力，油缸使用不夠合理。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。典型的夾緊機(jī)構(gòu)為雙油缸驅(qū)動(dòng)方式和單油缸驅(qū)動(dòng)方式。通過以上兩動(dòng)力方案比較采用方案二的動(dòng)力方案。此方案保證了兩個(gè)主動(dòng)鏈輪同步的向相反的兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，消除了采用兩臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所帶來的波動(dòng)和不安全性。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。此方案不易保證兩臺(tái)液壓馬達(dá)在每一瞬時(shí)都具有相同的轉(zhuǎn)速，當(dāng)兩臺(tái)液壓馬達(dá)的工況存在差異時(shí)就會(huì)使夾持裝置兩邊驅(qū)動(dòng)鏈條的牽引力發(fā)生波動(dòng)，從而增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和不安全性。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。 動(dòng)力方案對(duì)比 動(dòng)力源選擇常用的動(dòng)力為電動(dòng)機(jī)，該起下夾持裝置安裝在作業(yè)車上，作業(yè)車常在野外作業(yè)，為其提供電源不方便，若用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電則成本較高，且效率不高。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。8. 廢桿可回收再利用 , 無環(huán)境污染。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。6. 這種抽油桿為連續(xù)長桿件 , 只有上下兩個(gè)接頭 , 避免了采油過程中的活塞效應(yīng) , 并大大降低了接頭斷脫幾率。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。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(dá)1700℃，正?？諝猸h(huán)境下，使用溫度高達(dá)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(dá)120℃。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。3. 耐腐蝕，耐疲勞表11 幾種抽油桿材料物理性能表抽油桿種類密度（g/cm）彈性模量（MPa）10次載荷循環(huán)后剩余度（％）CFRPC抽油桿1060普通鋼抽油桿1040鋼連續(xù)抽油桿1040玻璃鋼抽油桿1020高礦化度的地層水含有腐蝕介質(zhì),它們的存在對(duì)鋼材會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大地腐蝕作用，降低鋼桿的使用壽命。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。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(yùn)輸。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。 圖17 纏繞在滾筒上的CFRPC抽油桿 1轉(zhuǎn)軸；2支承環(huán)；3滾筒；4CFRPC抽油桿 圖18 CFRPC抽油桿的橫戴面1碳纖維；2玻璃纖維布；3芳輪纖維布或玻璃纖維布碳纖維抽油桿兩端部的連接結(jié)構(gòu)見圖9，其兩表面上各貼一條用碳纖維復(fù)合材料做的加強(qiáng)帶，并打3個(gè)螺釘孔。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。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。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。它們研制成功碳纖維抽油桿、配套設(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)。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。 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(chǎng)開發(fā)價(jià)值。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。 作業(yè)車基本功能結(jié)構(gòu)碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車是可移動(dòng)式液壓驅(qū)動(dòng)的連續(xù)碳纖維抽油桿的起下、運(yùn)輸設(shè)備。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。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(duì)起下井作業(yè)的大部分功能進(jìn)行智能化控制；具有數(shù)據(jù)顯示、計(jì)算、存儲(chǔ)、全程錄像等功能；整個(gè)系統(tǒng)安裝在66越野車底盤上，其越野性、機(jī)動(dòng)性很好。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。