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                                  最新設計的滾道式減速機系統的工作方式

                                  編輯:正名機械發布時間:2019-08-14

                                  公司(Company)最新設計的滾道式減速機是一種新型減速機。筆者設計的采用滾道式減速機的螺桿泵采油系統方案為:潛油電動機軸與活齒滾道式減速機輸入軸,減速機輸出軸與保護機軸均通過花鍵聯接。 
                                  公司最新設計的滾道式是一種新型減速機。硬齒面齒輪減速機傳動的效率是所有傳動式中效率最高的一種,其效率比蝸桿傳動要高的多。齒輪減速機的效率主要由齒輪及軸承的摩擦決定。筆者設計的采用滾道式減速機的螺桿泵采油系統方案(fāng àn)為:潛油電動機軸與活齒滾道式減速機輸入軸,減速機輸出軸與保護機軸均通過花鍵聯接。
                                  系統的工作方式為:潛油電動機帶動減速機(Retarder)輸入軸旋轉,減速機活齒受輸入軸上滾道側面推動,與外環滾道"嚙合(niè hé) ",內、外滾道之間的輸出架受活齒推動套筒活齒傳動的特點是:套筒活齒在傳動時只做滾轉運動,避免了其它活齒傳動中活齒的往復運動;擺線內齒輪(Gear)的齒廓曲線為短幅擺線,易于實現范程法加工;套筒活齒的內孔與輸出銷軸接觸傳動,偏心軸承(bearing)與套筒活齒之間的支承滾子的作用是為套筒活齒定位和改善受力狀況;套筒活齒傳動的內、外滾道分別置于輸出架兩側,輸出架的圓周均勻(jūn yún)分布有若干個穿透式軸向槽,外滾道固定(fixed)不動。
                                  2滾道式減速機工作原理
                                  擺線內齒輪不動,驅動力矩輸入后,輸入軸帶動偏心軸以等角速度順時針轉動,偏心軸承(bearing)靠徑向尺寸變化的外輪廓推動支承滾子運動形成內滾道曲面,內滾道隨電動機同步轉動,推動套筒活齒運動,在內、外滾道之間運動的套筒活齒外表面分別和內、外滾道做"嚙合(niè hé) "運動,形成曲率不同的瞬時曲面,同時套筒活齒內表面推動輸出銷軸盤上的銷軸運動,銷軸帶動輸出銷軸盤做等角速度逆時針減速運動。從工作原理可以看出,用滾道式減速機可以實現井下潛油電動機和螺桿泵的匹配、降低(reduce)轉速、增加輸出扭矩、減小振動和提高螺桿泵使用的時長(lifetime)等目標。
                                  值得注意的是,內、外滾道的曲面必須恰當設計,外滾道曲面即擺線內凹形齒面由短幅擺線組成;內滾道曲面是由偏心軸承靠徑向尺寸變化的外輪廓推動支承滾子運動產生的軌跡與套筒活齒外表面接觸而形成的運動曲面。內、外曲面與套筒活齒外表面的接觸不但要遵守嚙合原理,還要滿足減速比恒定、承載能力強、壽命長等要求。
                                  幾個關鍵技術問題
                                  1套筒活齒傳動的受力分析(Analyse)
                                  筆者采用等效機構(organization)法 ,給出了大型非線性方程組,并對其成功地進行了求解。
                                  2減小尺寸和提高傳動比
                                  從套筒活齒傳動滾道式減速機(Retarder)的工作原理及特點可以看出,利用此減速機完全能夠解決驅動采油螺桿泵所用減速機要求徑向尺寸小、傳動比大的問題(Emerson)。硬齒面齒輪減速機傳動的效率是所有傳動式中效率最高的一種,其效率比蝸桿傳動要高的多。齒輪減速機的效率主要由齒輪及軸承的摩擦決定。
                                  3提高工作壽命和傳動效率
                                  通過良好的潤滑和最大化減少攪油損失可以實現提高減速機工作壽命(lifetime)和傳動效率的目標。
                                  4消除軸向力
                                  采用結構的對稱方法,在內、外滾道分別設計兩個對稱滾道,使多個活齒之間的軸向力及徑向力得以相互抵消(由于作用相反而互相消除),這樣既增加了軸的承載能力,還可延長軸承(bearing)使用壽命。同時,為了消除螺桿泵產生軸向力的影響,在傳動軸(傳動軸組成:軸管、伸縮套和萬向節)上設軸肩,采用推力軸承卸載于外殼體。
                                  5解決密封問題
                                  減速機置于油井內油水混合物中,油水及雜質進入減速機將嚴重影響(influence)其壽命(lifetime),因此將減速機輸入端和輸出端殼體分別與電動機輸出端殼體和保護機輸入端殼體以螺紋相聯接,殼體內加滿高壓油,使內、外壓力平衡,軸兩端再用密封圈加以密封。
                                  6解決聯接問題
                                  減速機、電動機、保護機一起置于殼體內,減速機輸入軸與電動機軸,減速機輸出軸與保護機軸均采用花鍵聯接;傳動軸(傳動軸組成:軸管、伸縮套和萬向節)與螺桿泵軸采用偏心聯接節或萬向軸聯接。
                                  預期技術水平與應用前景
                                  預期技術水平
                                  滾道式減速機樣機的室內實驗應滿足ZJB19005―88要求;傳動比10~12 ;接潛油電動機后輸出轉數250~300 r/ min ;輸出扭矩800 N?m ;減速機徑向尺寸98~100 mm ;現場使用的時長要達到1 a ;超載實驗在額定轉數下進行。齒輪減速電機利用各級齒輪傳動來達到降速的目的.減速器就是由各級齒輪副組成的.比如用小齒輪帶動大齒輪就能達到一定的減速的目的,再采用多級這樣的結構,就可以大大降低轉速了。以120 %、150 %、180 %額定載荷運轉,其響應運轉時間分別為1、1、015 min.
                                  在減速機的研制過程(guò chéng)中還有一些加工工藝需要解決。從室內力學性能測試(TestMeasure)(鉆頭切削齒磨損嚴重,鉆頭體表面無明顯沖蝕,無硬化層脫落,已報廢正常使用條件下,試驗鉆頭的表面硬化層壽命(lifetime)已超過鉆頭切削齒壽命,表明用氧2乙炔焰堆焊硬化工藝對鋼體PDC鉆頭進行表面硬化,能夠完全滿足現場生產要求。

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