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石油钻机用万向联轴器转矩的特性

2021-03-24 08:42:09

石油钻机用万向联轴器转矩的特性

   石油钻机采用的万向联轴器一般均为双十字轴式,常采用对中排列或Z型排列,其承受的工况为重载荷、中低速度,轴间角一般不大于12°。根据石油钻机的工作理论,对联接各种工作机的万向联轴器较大工作转矩计算公式进行了分析和确定;据此,对用于各种钻机不同场合的万向联轴器较大工作转矩做了定量计算。石油钻机用万向联轴器通常使用的场合是,柴油机与变矩器之间、传动箱之间、传动钻井泵和转盘。研究了轴间角和转速对万向联轴器转矩的影响,并对影响程度做了定量分析。对石油钻机现用万向联轴器的许用转矩进行了全 面校核,揭示了其蕴含的转矩平安系数。石油钻机用万向联轴器给出的许用转矩具有较大平安系数,只要根据较大转矩值小于许用转矩值来选择相应型号的万向联轴器,可平安工作。

目前国产石油钻机上所用的万向联轴器有W型、WB型和WC型三种,用得较多的是W型,主要由一个花键叉头、一个压配合叉头和一根一端有可在花键叉头内滑动的花键而另一端与压配合叉头过盈配合的花键轴所组成,叉头通过装在上面的十字轴与需联接轴的法兰叉头相联。WB型和WC型结构与W型基本相同,但WB型和WC型的连接法兰处变加了平键。而WC型十字轴与叉头联接处采用整体轴承座式,其结构更加紧凑。但无论哪种结构型式,与设计和选用密切相关的有转矩、转速和轴间角三个参数。转矩问题,由于万向联轴器在石油钻机不同工作机的联接处使用,有其特殊性,须进行研究和确定。着重探讨石油钻机用万向联轴器的较大工作转矩和许用转矩的确定问题。研究的思路是:根据石油钻机的工作理论,确定出用于联接各种工作机的万向联轴器的较大工作转矩的计算公式;对用于各种钻机上不同场合的万向联轴器的较大工作转矩进行计算;研究轴间角和转速的变化对万向联轴器转矩的影响,定量分析影响程度;对现用万向联轴器的许用转矩进行全 面校核,揭示其蕴含的转矩安 全系数。通过研究,希望对石油钻机用万向联轴器转矩特性有一个比较全 面的了解,为石油钻机用万向联轴器标准的制订打下基础,较大工作转矩的确定提供了用于石油钻机部分工作机的万向联轴器较大工作转矩的计算公式,因传动转盘的万向联轴器的较大工作转矩比较特殊,所以需根据主参数法求得。

较大工作转矩的计算方法(1)联接柴油机输出的万向联轴器较大工作为了解给出的许用扭矩的稳妥性究竟多大,依据联轴器结构、材质和几何尺寸,用强度理论对几种万向联轴器的十字轴、花键和叉头等主要承载部件做了分析校核,求得了各自蕴含的安 全系数。十字轴的材料为20CrMoTi,表面经渗碳处理,主要校核其轴径与轴肩结合处的弯曲强度,在校核中考虑了轴间角引起的附加弯矩的影响。花键的失效主要是工作面被压溃(静联接)或工作面过度磨损(动联接),因此主要校核其工作面上的挤压应力和工作面上的动压力。万向联轴器的花键材料一般为中碳合金钢经调质处理,型式为矩形花键。叉头为铸钢件,材料一般为35CrMo,它与十字轴组成联接支承,故在工作中叉头体受到由支承反力引起的弯曲和剪切应力。分析可知,危险截面一般在与十字轴轴孔中 心线成45°处,故可求出该处的较大应力并作强度校核。此外,还需校核十字轴轴承的工作寿命。经过分析计算,求得了W型万向联轴器各主要承载部件在许用转矩下所具有的强度安 全系数。