畢業(yè)設(shè)計(jì)---抽油桿旋轉(zhuǎn)減載抗磨裝置的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p>　　1 承德富泉簡(jiǎn)介4</p><p><b>　　1.1公司簡(jiǎn)介4</b></p><p>　　1.2、公司二年內(nèi)銷售業(yè)績(jī)5</p><p&

2、gt;　　2 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置基本分析6</p><p>　　2.1、抽油桿偏磨分析6</p><p>　　2.1.1物理偏磨——井斜6</p><p>　　2.1.2化學(xué)磨損——井液腐蝕6</p><p>　　2.1.3抽油桿偏磨原因——油井工況特性7</p><p>　　2.2、設(shè)計(jì)要求8<

3、/p><p>　　3 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置基本設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1、工作原理設(shè)想9</p><p>　　3.2、設(shè)計(jì)要求9</p><p>　　3.3、總體設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.3.1、殼體10</p><p>　　3.3.2、空心軸10</p>

4、<p>　　3.3.3、蝸輪蝸桿部件10</p><p>　　3.3.4、防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10</p><p>　　4 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置的工藝設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.1、殼體設(shè)計(jì)與分析11</p><p>　　4.1.1、主柱體11</p><p>　　4.1.2、蝸桿軸孔11</

5、p><p>　　4.1.3、附屬結(jié)構(gòu)11</p><p><b>　　4.2、滑桿12</b></p><p>　　4.3、空心軸12</p><p>　　4.4、連動(dòng)壓蓋13</p><p><b>　　4.5、螺母14</b></p><p>

6、;　　4.6、連動(dòng)透蓋14</p><p>　　4.6.1 前連動(dòng)透蓋14</p><p>　　4.6.2 后連動(dòng)透蓋15</p><p><b>　　4.7、套15</b></p><p>　　4.7.1定位套16</p><p>　　4.7.2 套16</p><

7、;p>　　4.8、蝸輪蝸桿17</p><p>　　4.8.1 蝸輪蝸桿概述17</p><p>　　4.8.2 蝸輪蝸桿基本設(shè)定17</p><p><b>　　4.9、壓蓋19</b></p><p>　　4.9.1后壓蓋19</p><p>　　4.9.2上壓蓋20<

8、/p><p>　　4.9.2軸承壓蓋21</p><p>　　4.10、裝配21</p><p>　　4.10.1 裝配設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.10.2 標(biāo)準(zhǔn)件21</p><p>　　5 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.1、減振性能22</

9、p><p>　　6 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置23</p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文簡(jiǎn)要介紹了承德富泉石油機(jī)械有限公司的概況，

10、并說(shuō)明了在實(shí)習(xí)期間根據(jù)實(shí)際需要和富泉石油機(jī)械公司的技術(shù)支持，在指導(dǎo)老師和公司的大力支持下，完成的抽油桿旋轉(zhuǎn)減載抗磨裝置的設(shè)計(jì)意圖、思想和具體結(jié)構(gòu)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 抽油桿 抗磨 力學(xué)分析</p><p>　　1 承德富泉簡(jiǎn)介</p><p><b>　　1.1公司簡(jiǎn)介</b></p>

11、<p>　　承德富泉石油機(jī)械有限公司是集科研、設(shè)計(jì)和制造于一體的石油鉆采設(shè)備專業(yè)生產(chǎn)廠，是省級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，市級(jí)納稅先進(jìn)企業(yè)。企業(yè)員工110人，其中高，中級(jí)工程技術(shù)人員13人，高級(jí)技師6人，具有較強(qiáng)的研發(fā)和制造能力。1998年為四川測(cè)井公司提供FP160-70電纜防噴裝置、目前共提供10余套同類產(chǎn)品。2000年為中海油田提供FP76-76\FP76-105電纜防噴裝置、到目前位止共提供電纜防噴裝置近20套。2005年就為遼河

12、油田鉆井一公司研發(fā)應(yīng)用了鉆井用FZ28-70液壓防噴器、井口電纜防噴裝置FP65-35X\FP652-35C和“2FZ35-70雙閘板防噴器”。2006年又為遼河油田興隆臺(tái)工程技術(shù)處研發(fā)制造了全套“BYJ18-35不壓井作業(yè)防噴器裝置”，目前已形成生產(chǎn)能力。2007年為大港井下作業(yè)公司研制生產(chǎn)了“大通徑測(cè)試用四閥井口控制頭”，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2008年為遼河油田曙光工程技術(shù)處研制生產(chǎn)了“CAGD-25大通徑雙油管防噴器”，、

13、2009年又為遼河興隆臺(tái)工程技術(shù)處提供FP160-70電纜防噴裝置、已得到油田技術(shù)部門(mén)認(rèn)可又為大慶測(cè)井公司研發(fā)制造“FP210-35大通徑無(wú)磁性</p><p>　　公司占地面積 65000平方米，年銷售產(chǎn)值1億元。工業(yè)廠房20000平方米，研發(fā)大樓和檢測(cè)中心20000平米主體正在施工當(dāng)中，公司現(xiàn)有大型數(shù)控加工中心及多臺(tái)大型設(shè)備和大型低溫檢測(cè)設(shè)備，二期工業(yè)廠房20000平方米正在施工當(dāng)中，投產(chǎn)后每年可生產(chǎn)“2FZ

14、53-21雙閘板及FH35-35/70環(huán)形”；“2FZ35-35/70雙閘板、FH35-35/70環(huán)行”等各類大型防噴器及配套的“節(jié)流壓井管匯、防噴器控制裝置、泥漿液氣分離器”100臺(tái)套，可滿足各類鉆機(jī)配套使用的井口以上井控設(shè)備。屆時(shí)年工業(yè)產(chǎn)值可上3億元，承德富泉公司將傾力打造“中國(guó)北方石油機(jī)械研發(fā)、制造、檢測(cè)基地”。</p><p>　　公司質(zhì)量管理體系完善，2002年通過(guò)ISO9001：2000質(zhì)量認(rèn)證，20

15、06年我公司生產(chǎn)的“防噴器、防噴器控制裝置，壓井節(jié)流管匯及平行閘板閥”等四大系列產(chǎn)品又獲得美國(guó)石油學(xué)會(huì)API會(huì)標(biāo)使用權(quán)（APIspec16A、16D、16C、6A標(biāo)準(zhǔn)），同時(shí)具有全國(guó)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證辦公室頒發(fā)的“防噴器及防噴器控制裝置”生產(chǎn)許可證。我公司已取得自主出口經(jīng)營(yíng)權(quán)。</p><p>　　公司具有生產(chǎn)井控裝備的較長(zhǎng)歷史和豐富的經(jīng)驗(yàn)，多年來(lái)不斷研究吸收國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)設(shè)計(jì)，發(fā)展成為我國(guó)唯一為油田提供井

16、控裝備成套系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，是石油井控裝備專標(biāo)委專家組成員單位。主導(dǎo)產(chǎn)品有各種規(guī)格型號(hào)的井口防噴器，防噴器控制裝置，井口防噴裝置，注密封脂控制裝置，壓井管匯，節(jié)流管匯、壓裂管匯，地層測(cè)試器地面控制裝置，各種鉆采配件及專利產(chǎn)品“大顆粒取芯巖芯筒”等。</p><p>　　1.2、公司二年內(nèi)銷售業(yè)績(jī)</p><p>　　1、遼河油田：FP160-70、 FP65-35X、 FP62-35C、F

17、P65-35G井口電纜防噴裝置10余套；“BYJ18-35不壓井作業(yè)裝置” 5套 ；雙油管防噴器1套</p><p>　　2、中油測(cè)井：“FP160-35井口電纜防噴裝置”20套，油嘴管匯，井壁取芯器配件等產(chǎn)品。</p><p>　　3、勝利油田： “2FZ18-70防噴器、2FZ18-35防噴器、FKQ320-4防噴器控制裝置、JG/YG65-70節(jié)流壓井管匯”20套</p&

18、gt;<p>　　4、 江蘇油田： “2FZ18-70防噴器、2FZ18-35防噴器、FKQ320-4防噴器控制裝置、DGN52-70多功能管匯、DC70地層測(cè)試器地面控制裝置”4套</p><p>　　5、北京芭非特： 30鉆機(jī)配套“2FZ28-35防噴器、FKQ320-4防噴器控制裝置、JG/YG78*65-35節(jié)流壓井管匯、FH18-35環(huán)形防噴器、泥漿氣體分離器” 2套</p>

19、<p>　　6、山東科瑞： 30鉆機(jī)配套“2FZ23-35防噴器、FKQ320-4防噴器控制裝置、JG/YG78*65-35節(jié)流壓井管匯、FH18-35環(huán)形防噴器、泥漿氣體分離器 1套</p><p>　　7、 大慶油田：防噴器及防噴器控制裝置，油管內(nèi)防噴工具，油嘴管匯，節(jié)流壓井管匯， 防磁電纜防噴裝置 </p><p>　　8、勝利勝井油氣技術(shù)開(kāi)發(fā)公司：“2FZ35-7

20、0防噴器4套；FH35-35環(huán)形防噴器4套；泥漿氣體分離器”4套</p><p>　　9、北京美高公司：2FZ28-70，35-70防噴器3套；JG/YG78*65-35節(jié)流壓井管匯3套</p><p>　　10、中海油：FP76-105\FP76-70電纜防噴裝置10余套、取芯巖心筒、鋼絲繩等、</p><p>　　11、中原油田：FP65-70電纜防噴裝置5套、

21、節(jié)流/壓井管匯JG/YG78*65-35、防噴器等8套、</p><p>　　12、華北測(cè)試公司：FP65-70電纜防噴裝置3套、</p><p>　　13、四川測(cè)井公司：FP140-70、FP160-70電纜防噴裝置8套</p><p>　　14、長(zhǎng)慶測(cè)井公司：FP160-70電纜防噴裝置2套、</p><p>　　15、新疆：FP140-

22、70電纜防噴裝置1套</p><p>　　16、北京華油蕙博普：四閥旋轉(zhuǎn)控制頭，測(cè)試工具，高壓管線，油嘴管匯等</p><p>　　17、中國(guó)石油技術(shù)開(kāi)發(fā)公司：防噴器，電纜防噴控制裝置</p><p>　　18、08年出口俄羅斯產(chǎn)品1.28億人民幣</p><p>　　2 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置基本分析</p><p>

23、;　　2.1、抽油桿偏磨分析</p><p>　　2.1.1物理偏磨——井斜</p><p>　　造成井斜的因素很多，主要有自然井斜、人工井斜和地層蠕變等。</p><p>　　在鉆井過(guò)程中一般認(rèn)為井斜角小于30為合格，為了控制井斜增大需多次糾偏，形成多個(gè)拐點(diǎn)。由于井斜角的存在和方位角的復(fù)雜變化，從形態(tài)上看，井身軌跡在空間上是一條螺旋狀曲線，桿管的多點(diǎn)接觸，多點(diǎn)偏磨

24、不可避免。</p><p>　　隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展和油田開(kāi)發(fā)的需要，人工定向斜井越來(lái)越多。一般來(lái)講，造斜點(diǎn)越淺，井斜角越大，則此處的側(cè)向力越大，偏磨越嚴(yán)重。人工定向斜井的增加，一方面提高了油田的開(kāi)發(fā)效益，另一方面也對(duì)采油工藝提出了更高的要求。</p><p>　　由于地層應(yīng)力方向及平面及縱向的非均質(zhì)性，加之多年的強(qiáng)采強(qiáng)注，井況進(jìn)一步惡化，形成“拐點(diǎn)”，是引起偏磨的重要原因。</p&g

25、t;<p>　　2.1.2化學(xué)磨損——井液腐蝕</p><p>　　隨著老油田開(kāi)發(fā)的不斷延續(xù)，產(chǎn)出液的綜合含水逐步上升，由油包水型向水包油型轉(zhuǎn)換，于是桿管表面的摩擦潤(rùn)滑劑由原油變成了產(chǎn)出水，失去了原油的潤(rùn)滑保護(hù)作用，導(dǎo)致抽油桿與油管內(nèi)壁磨損速度加快。</p><p>　　腐蝕的影響。產(chǎn)出液中含二氧化碳、硫化氫和鐵質(zhì)，以及腐蝕性離子和細(xì)菌產(chǎn)物，導(dǎo)致管桿腐蝕，有如下的化學(xué)反應(yīng)式：

26、</p><p>　　CO2 + H2O H+ + HCO3</p><p>　　Fe + H2S FeS + H2</p><p>　　CO2含量越高，產(chǎn)出水中的H+越多，PH值越低，產(chǎn)出液呈弱酸性，腐蝕性增強(qiáng)；產(chǎn)出液中的H2S和H2，對(duì)管桿產(chǎn)生氫脆腐蝕。由于PH值越低，H+含量越高，與產(chǎn)出液中的CI-產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)：</p>

27、<p>　　H+ + CI- HCI</p><p>　　這樣就形成了具有強(qiáng)腐蝕性的體系。當(dāng)抽油桿表面因疲勞產(chǎn)生微裂紋時(shí)，采出液在微裂紋中形成化學(xué)腐蝕，在交變應(yīng)力的作用下，裂紋不斷擴(kuò)展，裂紋前沿始終保持新金屬與周圍液體接觸而不斷腐蝕，并形成氫脆，最后導(dǎo)致抽油桿斷裂和油管磨漏。偏磨與腐蝕并不是簡(jiǎn)單的疊加，而是相互作用，互相促進(jìn)，二者結(jié)合具有更大的破壞性。</p><p>　

28、　油井結(jié)蠟和結(jié)垢的影響。油井結(jié)蠟使結(jié)蠟點(diǎn)以上抽油桿，下行程受到的阻力急劇增加，產(chǎn)生彎曲偏磨；深井泵結(jié)垢加大了泵的上下行程載荷的變化，對(duì)其運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生不利的影響，加劇偏磨。</p><p>　　2.1.3抽油桿偏磨原因——油井工況特性</p><p>　　根據(jù)抽油機(jī)井工作特性和受力分析，形成了以下三種理論。</p><p>　　圖2.1 偏磨機(jī)理分析</p&g

29、t;<p>　　屈曲理論。在抽油生產(chǎn)過(guò)程中，抽油桿柱受軸向壓力的作用產(chǎn)生失穩(wěn)彎曲，彎曲的形狀與軸向壓力大小有關(guān)。下沖程時(shí)桿柱受到的軸向壓力主要來(lái)源于泵筒與柱塞間的摩擦力、凡爾的過(guò)液阻力以及桿液間的摩擦力。計(jì)算表明，在泵上端的桿柱受到的軸向力最大，向上到中和點(diǎn)軸向壓力逐漸變小。</p><p>　　振動(dòng)理論。抽油桿柱的變速運(yùn)動(dòng)及承受的交變載荷，使抽油桿柱產(chǎn)生振動(dòng)，加劇偏磨的程度和范圍，特別是在中和點(diǎn)附

30、近，振動(dòng)將增加軸向壓力，導(dǎo)致中和點(diǎn)上移，擴(kuò)大了偏磨范圍，同時(shí)將增加抽油桿彎曲沖擊的動(dòng)量和沖量，使抽油桿表面因疲勞產(chǎn)生微裂紋,從而加劇了偏磨的程度和范圍并使疲勞斷脫的機(jī)率增大。</p><p>　　側(cè)向力理論。抽油機(jī)井在生產(chǎn)過(guò)程中，桿柱所受到的側(cè)向力主要來(lái)源于粘彈性液體產(chǎn)生的法向作用力、軸向壓力及振動(dòng)產(chǎn)生的側(cè)向作用力。</p><p>　　在以上諸因素相互疊加，共同作用下，使偏磨問(wèn)題更加復(fù)雜

31、化。</p><p><b>　　2.2、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)完成的旋轉(zhuǎn)器應(yīng)達(dá)到以下要求：</p><p><b>　?。?）防偏磨</b></p><p>　　為有效地避免因偏磨造成的損失，抽油桿旋轉(zhuǎn)裝置能自動(dòng)帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)，能使抽油桿與井壁偏磨位置從0度擴(kuò)大到360度。&l

32、t;/p><p>　　（2）一定的承載能力</p><p>　　抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置外殼應(yīng)具有一定的承載能力，并且要設(shè)計(jì)有懸繩器懸掛扣，以承載一部分載荷。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速應(yīng)具有可調(diào)整性</p><p>　　由于不同油井工況要求對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行方便的調(diào)整，抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以便適應(yīng)各種油井的不同工況。 <

33、;/p><p>　?。?）成品應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、便于安裝、拆卸、調(diào)整。</p><p>　　3 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置基本設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1、工作原理設(shè)想</p><p>　　在游梁式抽油機(jī)——抽油泵裝置設(shè)備中，抽油泵將原油舉升到地面是利用動(dòng)力裝置通過(guò)減速器、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)等，將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

34、因此，旋轉(zhuǎn)裝置的動(dòng)力可由往復(fù)運(yùn)動(dòng)獲取。</p><p>　　抽油機(jī)驢頭上升時(shí)，抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置帶有一定扭力的旋轉(zhuǎn)裝置被防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鎖死以防止光桿倒轉(zhuǎn)，這個(gè)裝置初步選定為單向軸承；抽油機(jī)下沖程時(shí)，固定在抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置上的沖擊桿和沖擊底座接觸，將沖擊桿頂起一定行程，沖擊桿頂起時(shí)帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置的連動(dòng)搖臂偏轉(zhuǎn)一定角度，同時(shí)搖臂帶動(dòng)減速機(jī)構(gòu)及中心旋轉(zhuǎn)輪作一個(gè)微動(dòng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)過(guò)程完成時(shí)，防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也

35、完成一個(gè)角度旋轉(zhuǎn)，并再次鎖死……如此往復(fù)工作，便實(shí)現(xiàn)了抽油桿自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并達(dá)到了防偏磨防脫扣的目的。</p><p><b>　　3.2、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置要求能夠帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)，并能承擔(dān)載荷。故抽油桿旋轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</p><p>　　1、可承受載荷25t，即可承受245kN重力；</p&g

36、t;<p>　　2、根據(jù)數(shù)據(jù)，普通游梁式抽油機(jī)—抽油泵結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)需要轉(zhuǎn)矩大約 ，故設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩為900 ；</p><p>　　3、抽油桿旋轉(zhuǎn)器的主要作用是防止抽油桿偏磨，故高轉(zhuǎn)速已無(wú)意義，反而會(huì)增加磨損方式，不利于抽油桿的防磨。所以，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為0.510r/天，即5.79 r/ 1.16 r/min。</p><p><b>　　3.3、總體設(shè)計(jì)</b>&l

37、t;/p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)設(shè)想，抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置主要分為作為載體的殼體，搭載抽油桿的空心軸，作為減速機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿部件，單向傳遞運(yùn)動(dòng)的放逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和連動(dòng)系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.3.1、殼體</b></p><p>　　抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置在工作中，必須滿足以下條件：</p><p>　　1

38、、承受一定的重力載荷，能夠使抽油桿正常的做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；</p><p>　　2、能夠承受蝸輪蝸桿部件旋轉(zhuǎn)是產(chǎn)生的扭矩和彎矩；</p><p>　　3、結(jié)構(gòu)上，殼體要保證蝸輪蝸桿的配合要求，，保證空心軸正常運(yùn)動(dòng)；</p><p>　　4、有一定重量，能夠壓動(dòng)沖擊桿運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　3.3.2、空心軸</b>

39、</p><p>　　空心軸是直接與抽油桿連接的部件。因此，空心軸的內(nèi)徑要和抽油桿相同，厚度要能夠滿足帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度要求，軸向設(shè)計(jì)應(yīng)參照在空心軸上裝配的蝸輪等部件的配合要求。</p><p>　　3.3.3、蝸輪蝸桿部件</p><p>　　該部件結(jié)構(gòu)是抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置運(yùn)動(dòng)的主要機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)將驢頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)由重力產(chǎn)生的豎直面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詭?dòng)抽

40、油桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，因而要求蝸輪蝸桿能夠承受足夠的載荷，是強(qiáng)度校核的關(guān)鍵部件。</p><p>　　3.3.4、防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)</p><p>　　防逆轉(zhuǎn)選用單向軸承，其基本設(shè)計(jì)原理如下：</p><p>　　斜坡和滾柱式單向離合器基本由筒式內(nèi)徑的外圈、帶斜坡的內(nèi)圈及分別承受彈簧力且始終與內(nèi)外圈緊密接觸的一組滾子組成。只要其中的一個(gè)滾道在其運(yùn)動(dòng)方向上的旋轉(zhuǎn)對(duì)另一個(gè)產(chǎn)成了

41、影響，這種排列就從本質(zhì)上確保了超越速度的即刻性和保證了立即驅(qū)動(dòng)能力這種型號(hào)的單向離合器可以適合在各種環(huán)境下的超越、分度及止逆的使用。</p><p>　　當(dāng)作為一個(gè)超越單向離合器使用時(shí)，斜坡式滾柱式單向離合器將會(huì)以這種方式安裝，就是把外圈當(dāng)做超越構(gòu)件。這點(diǎn)對(duì)高速超越非常重要。在內(nèi)圈超越的運(yùn)用中，作用在滾子上的離心力將導(dǎo)致超越速度受限。 </p><p>　　當(dāng)作為一個(gè)止逆單向離合器使用時(shí)，

42、只有內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的斜坡滾子式單向離合器適合于比較低的速度。如果需要的轉(zhuǎn)速高于被推薦的轉(zhuǎn)速時(shí)，建議使用楔塊式單向離合器。 </p><p>　　當(dāng)作為一個(gè)分度單向離合器使用時(shí)，外圈經(jīng)常被看成擺動(dòng)元件，內(nèi)圈經(jīng)常被看成從元件。否則，滾子和彈簧的慣量將導(dǎo)致誤差，特別是在高頻率分度時(shí)。稀釋了的潤(rùn)滑油和強(qiáng)力彈簧的運(yùn)用提供了高速分度的準(zhǔn)確性和高質(zhì)量性。</p><p>　　4 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置的工藝設(shè)

43、計(jì)</p><p>　　4.1、殼體設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　殼體是旋轉(zhuǎn)器各零部件的定位基準(zhǔn)，也是支撐各部件運(yùn)行的基礎(chǔ)，還是保護(hù)其他零件的設(shè)備。因此，該殼體的設(shè)計(jì)要根據(jù)其他零件的設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　4.1.1、主柱體</b></p><p>　　主柱體是空心軸與蝸輪旋轉(zhuǎn)的部位，其設(shè)計(jì)需要和空心

44、軸與蝸輪的設(shè)計(jì)配合搭配，所以如圖所示，其主要尺寸為外徑 mm，內(nèi)徑 mm，總高200mm；由于需要定位蝸輪，需要在距頂部69mm的位置設(shè)置一個(gè)臺(tái)階結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4.1.2、蝸桿軸孔</p><p>　　蝸桿軸孔將與蝸桿軸及其配件配合，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：兩側(cè)與軸承裝配，因此，都采用基軸制，前端面插入深溝球軸承60005，后端面孔插入圓錐滾子軸承30205，其尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。</

45、p><p>　　4.1.3、附屬結(jié)構(gòu)</p><p>　　附屬結(jié)構(gòu)包括殼體兩端的槽型結(jié)構(gòu)，角上的結(jié)構(gòu)包括插入滑桿的通孔以及定位孔等結(jié)構(gòu)。在附屬結(jié)構(gòu)底面，為減輕重量，打有兩個(gè)工藝孔。</p><p><b>　　圖4.1 殼體</b></p><p><b>　　4.2、滑桿</b></p>

46、<p>　　在裝置正常工作中，滑桿的作用是：作為引導(dǎo)連動(dòng)壓蓋隨抽油機(jī)驢頭上下運(yùn)動(dòng)而正常運(yùn)動(dòng)的路徑。滑桿需要跟隨連動(dòng)壓蓋一起運(yùn)動(dòng)，其表面耐磨性要好，所以熱處理工藝可以是45號(hào)鋼為材料，表面滲碳后調(diào)質(zhì)處理，也可以表面淬火處理。</p><p>　　滑桿的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度要求能夠達(dá)到或超過(guò)連動(dòng)壓蓋的轉(zhuǎn)動(dòng)行程，其彎曲部位要能承載裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由連動(dòng)壓蓋產(chǎn)生的彎矩，所以直徑不能太小。</p><p>

47、;<b>　　圖4.2 滑桿</b></p><p><b>　　4.3、空心軸</b></p><p>　　空心軸在裝置中是旋轉(zhuǎn)的主要部件之一。它作用設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　(1) 帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)。其內(nèi)圓與螺母是直接與抽油桿相接觸的部件摩擦系數(shù)應(yīng)高一些，故表面粗糙度可大些；</p><p>

48、;　　(2) 蝸輪旋轉(zhuǎn)的承載部件。抽油桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要由蝸輪傳動(dòng)，而蝸輪裝配在空心軸上，蝸輪與空心軸的配合要求間隙配合，軸向定位為軸肩和定位套，周向定位為鍵定位。</p><p>　　(3) 空心軸上端需要配合螺母，螺紋的設(shè)計(jì)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。</p><p><b>　　4.4、連動(dòng)壓蓋</b></p><p>　　連動(dòng)壓蓋是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)端。它

49、將由驢頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)使沖擊桿產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)變成自身的搖擺運(yùn)動(dòng)，成一定角度的搖擺運(yùn)動(dòng)經(jīng)單向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成蝸桿軸的慢速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　所以，連動(dòng)壓蓋的連桿應(yīng)能夠承受一定的彎矩和轉(zhuǎn)矩。由于連桿和壓蓋是焊接到一起的，焊接的厚度要深，應(yīng)可以承受一定的轉(zhuǎn)矩。是動(dòng)壓蓋</p><p><b>　　圖4.3 空心軸</b></p><p><

50、b>　　圖4.4 連動(dòng)壓蓋</b></p><p><b>　　4.5、螺母</b></p><p>　　螺母與空心軸上端配合，螺母的上內(nèi)圓對(duì)插入空心軸的抽油桿有固定作用。</p><p><b>　　圖4.5 螺母</b></p><p><b>　　4.6、連動(dòng)透蓋&

51、lt;/b></p><p>　　4.6.1 前連動(dòng)透蓋</p><p>　　前連動(dòng)透蓋通過(guò)突臺(tái)與單向軸承相連，通過(guò)螺栓與連動(dòng)壓蓋相連，將連動(dòng)透蓋的運(yùn)動(dòng)傳遞給單向軸承；保護(hù)單向軸承不受外界侵蝕。</p><p>　　圖4.6 前連動(dòng)透蓋</p><p>　　4.6.2 后連動(dòng)透蓋</p><p>　　后連動(dòng)透蓋的

52、作用有兩個(gè)，一是與蝸桿軸后單向軸承連動(dòng)，作為整個(gè)裝置的單向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，二是為圓錐滾子軸承定位，不讓軸承有軸向活動(dòng)，是蝸桿軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　需要注意的是，前后單向軸承的安裝不相同。前單向軸承是在連動(dòng)壓蓋向上轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候鎖死，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，目的是傳遞運(yùn)動(dòng)；后單向軸承是在連動(dòng)壓蓋向上轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候轉(zhuǎn)動(dòng)，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)鎖死，目的是鎖住蝸桿軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　圖4.7 后連動(dòng)透蓋&

53、lt;/p><p><b>　　4.7、套</b></p><p><b>　　4.7.1定位套</b></p><p>　　定位套用來(lái)固定殼體臺(tái)階與蝸輪之間的距離，其高度由蝸輪的定位與配合要求確定；內(nèi)圈與空心軸作間隙配合，其直徑參考空心軸外徑；外圈直徑以不影響零部件正常運(yùn)轉(zhuǎn)為宜。</p><p>&l

54、t;b>　　圖4.8 定位套</b></p><p><b>　　4.7.2 套</b></p><p>　　套的作用是定位與空心軸配合零件的軸向方向。其中，套一定位空心軸軸肩與推力球軸承的距離；套二定位推力球軸承與空心軸下部零件的距離；套三定位上壓蓋與蝸輪的距離。如圖所示。</p><p><b>　　圖4.9

55、套一</b></p><p><b>　　圖4.10 套二</b></p><p><b>　　圖4.11 套三</b></p><p><b>　　4.8、蝸輪蝸桿</b></p><p>　　4.8.1 蝸輪蝸桿概述</p><p>　　

56、蝸輪蝸桿傳動(dòng)是非常常見(jiàn)的的傳動(dòng)方式。蝸桿類似于螺桿，也可看做齒數(shù)很少的寬斜齒輪；蝸輪可以看成有凹形輪緣的斜齒輪。從側(cè)面看其嚙合相當(dāng)于螺旋副，因而蝸桿的導(dǎo)程角和蝸輪螺旋角必須相等，旋向相同。本設(shè)計(jì)采用的是圓柱蝸桿傳動(dòng)。</p><p>　　蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸向距離和蝸輪的端面模數(shù)應(yīng)該相等。</p><p>　　4.8.2 蝸輪蝸桿基本設(shè)定</p><p>&l

57、t;b>　?。?）選擇材料</b></p><p>　　蝸桿采用45號(hào)鋼，輪齒表面淬火，硬度45HRC；</p><p>　　蝸輪采用ZCuAl10Fe3，轉(zhuǎn)速取=，由表7-5知（見(jiàn)參考資料2）許用接觸應(yīng)力[]=300MPa。</p><p>　?。?）選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)</p><p>　　旋轉(zhuǎn)防磨器有防止脫扣的作用，

58、需要鎖定由蝸輪傳遞過(guò)來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此蝸輪蝸桿傳動(dòng)要求自鎖，故蝸桿頭數(shù)=1，而蝸輪齒數(shù)則在30~83之間合適，兼顧傳動(dòng)比考慮，選擇=50，較為合適。（見(jiàn)參考資料2表7-2）。</p><p>　?。?）確定模數(shù)和蝸桿分度圓直徑</p><p>　　因轉(zhuǎn)動(dòng)較慢，取載荷系數(shù)K=1.1，蝸輪轉(zhuǎn)矩=90000。由經(jīng)驗(yàn)公式</p><p><b>　　并代入，可得：

59、</b></p><p>　　=1.190000=110。</p><p>　　根據(jù)GB10085-88知，模數(shù)=2mm，直徑系數(shù)=14。</p><p>　　蝸桿分度圓直徑 28 mm</p><p><b>　?。?）主要尺寸計(jì)算</b></p><p>　　蝸輪分度圓直徑：=50

60、2 mm=100 mm</p><p>　　蝸桿導(dǎo)程角：=arctan= arctan =4.09</p><p>　　中心距：=64 mm</p><p>　　4.8.3 蝸輪蝸桿主要參數(shù)校核</p><p>　　（1）蝸桿分度圓速度：= m/s=1.47 m/s</p><p>　　齒面相對(duì)滑動(dòng)速度： m/s<

61、;/p><p>　?。?）蝸桿傳動(dòng)效率：查表7-6（參考資料2），得=0.11，=617’，由經(jīng)驗(yàn)公式</p><p>　　知：=0.37~0.38</p><p><b>　　圖4.12 蝸輪</b></p><p><b>　　圖4.13 蝸桿軸</b></p><p>&l

62、t;b>　　4.9、壓蓋</b></p><p><b>　　4.9.1后壓蓋</b></p><p>　　作為蝸桿軸最后面的部件，后壓蓋直接和殼體裝配，起到保護(hù)內(nèi)部零件，防止外部污染物的腐蝕與傷害的。后壓蓋的厚度和直徑，需要完全覆蓋整個(gè)蝸桿軸，才能達(dá)到保護(hù)的目的，所以它的尺寸要參考蝸桿軸的數(shù)據(jù)。</p><p><b&

63、gt;　　圖4.14 后壓蓋</b></p><p><b>　　4.9.2上壓蓋</b></p><p>　　上壓蓋裝配在殼體上端，在起到保護(hù)殼體內(nèi)部零件的同時(shí)，它還要定位和固定軸肩以上的零件，防止蝸輪等部件的軸向竄動(dòng)。</p><p><b>　　圖4.15 上壓蓋</b></p><p

64、>　　圖4.16 軸承壓蓋</p><p><b>　　4.9.2軸承壓蓋</b></p><p>　　軸承壓蓋是定位和緊固軸承的部件，它是蝸桿軸的裝配部件之一，封閉蝸桿軸孔，保護(hù)軸承不受外部塵埃和異物的磨損。</p><p><b>　　4.10、裝配</b></p><p>　　4.10.

65、1 裝配設(shè)計(jì)</p><p>　　在殼體的主柱體中，裝配零件從下至上依次為：蝶形彈簧（5個(gè)，見(jiàn)第五章），套一，推力球軸承，套二，定位套（軸肩），蝸輪（普通平鍵），套三等；在主柱體方向，殼體外部，主要有上壓蓋（密封圈）和螺母等。</p><p>　　蝸桿軸上裝配的零件從前到后依次為：連動(dòng)壓蓋，單向軸承（普通平鍵），前連動(dòng)透蓋，軸承壓蓋，深溝球軸承，（蝸桿牙形），圓錐滾子軸承，后連動(dòng)透蓋，單向

66、軸承（普通平鍵），后壓蓋等。</p><p>　　在殼體左端前部有滑桿和與之配合的軸承，并且滑桿與連動(dòng)壓蓋的連桿相連。（具體詳見(jiàn)附錄CAD圖紙）</p><p>　　4.10.2 標(biāo)準(zhǔn)件</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)件主要有下列零件：</p><p>　　軸承：GB/T276-1994，GB/T301-1995，GB/T297-199

67、4；</p><p>　　鍵：GB/T1097-79；</p><p>　　密封圈：GB/T10708.1-2001；</p><p>　　圖4.17 裝配結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖4.18 裝配爆炸圖</p><p>　　5 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p><b&g

68、t;　　5.1、減振性能</b></p><p><b>　　圖5.1 蝶形彈簧</b></p><p>　　蝶形彈簧是旋轉(zhuǎn)器特殊的減振系統(tǒng)。當(dāng)抽油機(jī)驢頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，壓在抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置頂部的光桿卡將全部抽油桿重量傳遞到抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置內(nèi)的碟型彈簧上，由于碟簧受力變形，從而使抽油桿所受的瞬間拉力得到緩沖

69、。當(dāng)抽油機(jī)驢頭向上運(yùn)動(dòng)的沖程超過(guò)一半時(shí)，上升速度減小，碟簧開(kāi)始復(fù)位，當(dāng)驢頭到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，上升速度為零，碟簧全部恢復(fù)原位，保證了抽油桿總行程不變（即：抽油泵的活塞行程不受損失）。安裝抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置可緩解抽油桿的受力狀況，延長(zhǎng)抽油桿的使用壽命，同時(shí)，也可減少抽油機(jī)各個(gè)傳動(dòng)部件的瞬間沖擊力，延長(zhǎng)各個(gè)配件及整體抽油機(jī)的使用壽命，從而達(dá)到降低采油成本的目的。</p><p>　　6 抽油桿旋轉(zhuǎn)抗磨減載裝置</

70、p><p>　　旋轉(zhuǎn)器能使抽油桿在上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)中以極低的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn),一方面使抽油桿的單邊偏磨變?yōu)榫鶆虻膱A周磨損,延長(zhǎng)油桿的有效使用時(shí)間并防止了抽油桿脫扣和抽油泵砂卡,減振器能夠吸收抽油桿在上下運(yùn)動(dòng)中因增載減載引起的振動(dòng)載荷,有效的防止抽油桿因金屬疲勞而產(chǎn)生的斷脫；同時(shí)也使油桿在油井中的整體形態(tài)隨油桿的旋轉(zhuǎn)不時(shí)改變,從而使管、桿之間的多點(diǎn)接觸隨之改變,從而延長(zhǎng)油管的有效使用時(shí)間。另一方面破壞并阻止了蠟結(jié)晶的長(zhǎng)大聚集

71、與沉積，大大緩解了油井結(jié)蠟現(xiàn)象。</p><p>　　該裝置除了采用獨(dú)特的微動(dòng)可調(diào)式設(shè)計(jì)，能隨時(shí)調(diào)整抽油桿的旋轉(zhuǎn)速度，可調(diào)到每天轉(zhuǎn)半圈甚至更低，是目前轉(zhuǎn)速最低的一種。同時(shí)通過(guò)一體化設(shè)計(jì)將旋繩器功能融入其中，并將該裝置的通孔直徑設(shè)計(jì)為最大值40mm，使得安裝調(diào)度，可調(diào)到每天轉(zhuǎn)半圈甚至更低，是目前轉(zhuǎn)速最低的一種。同時(shí)通過(guò)一體化設(shè)計(jì)將旋繩器功能融入其中。</p><p><b>　　致

72、謝</b></p><p>　　在論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，感謝董慶華老師對(duì)我的大力支持和幫助。他是一位治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、平易近人、對(duì)學(xué)生盡職盡責(zé)的優(yōu)秀教師。從選題、開(kāi)題報(bào)告、中期檢查到論文、系統(tǒng)驗(yàn)收，他一直都在積極地督促我，給我提供全局的指導(dǎo)性建議，貫穿于畢業(yè)設(shè)計(jì)的始終，從而能夠使我更好地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里，我要向他致敬和表達(dá)我的感謝。</p><p>　　在三年的學(xué)習(xí)和生活中太多的同學(xué)，老

73、師給我?guī)椭?，沒(méi)有他們，我無(wú)法走到現(xiàn)在。在生活中，陳亞娜老師給我母親般的關(guān)懷，讓我始終生活在家里；在學(xué)習(xí)中，王冰老師，鄒克武老師，邸久生老師等給我們最大幫助和教導(dǎo)，讓我們不但學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了做人的道理和正確的理念。</p><p>　　我還要感謝我的家人，感謝他們對(duì)我的支持和鼓勵(lì)；感謝我自己，持之以恒，始終如一；也要感謝承德石油高等?？茖W(xué)校和機(jī)械工程系，給我了一個(gè)優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境，感謝這幾年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)！ &

74、lt;/p><p>　　在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！</p><p>　　最后我再次感謝所有幫助我支持我的老師和同學(xué)，謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、 采油機(jī)械/李子