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最新设计的滚道式减速机系统的工作方式

编辑:正名机械发布时间:2019-08-14

公司(Company)最新设计的滚道式减速机是一种新型减速机。笔者设计的采用滚道式减速机的螺杆泵采油系统方案为:潜油电动机轴与活齿滚道式减速机输入轴,减速机输出轴与保护机轴均通过花键联接。 
公司最新设计的滚道式是一种新型减速机。硬齿面齿轮减速机传动的效率是所有传动式中效率最高的一种,其效率比蜗杆传动要高的多。齿轮减速机的效率主要由齿轮及轴承的摩擦决定。笔者设计的采用滚道式减速机的螺杆泵采油系统方案(fāng àn)为:潜油电动机轴与活齿滚道式减速机输入轴,减速机输出轴与保护机轴均通过花键联接。
系统的工作方式为:潜油电动机带动减速机(Retarder)输入轴旋转,减速机活齿受输入轴上滚道侧面推动,与外环滚道"啮合(niè hé) ",内、外滚道之间的输出架受活齿推动套筒活齿传动的特点是:套筒活齿在传动时只做滚转运动,避免了其它活齿传动中活齿的往复运动;摆线内齿轮(Gear)的齿廓曲线为短幅摆线,易于实现范程法加工;套筒活齿的内孔与输出销轴接触传动,偏心轴承(bearing)与套筒活齿之间的支承滚子的作用是为套筒活齿定位和改善受力状况;套筒活齿传动的内、外滚道分别置于输出架两侧,输出架的圆周均匀(jūn yún)分布有若干个穿透式轴向槽,外滚道固定(fixed)不动。
2滚道式减速机工作原理
摆线内齿轮不动,驱动力矩输入后,输入轴带动偏心轴以等角速度顺时针转动,偏心轴承(bearing)靠径向尺寸变化的外轮廓推动支承滚子运动形成内滚道曲面,内滚道随电动机同步转动,推动套筒活齿运动,在内、外滚道之间运动的套筒活齿外表面分别和内、外滚道做"啮合(niè hé) "运动,形成曲率不同的瞬时曲面,同时套筒活齿内表面推动输出销轴盘上的销轴运动,销轴带动输出销轴盘做等角速度逆时针减速运动。从工作原理可以看出,用滚道式减速机可以实现井下潜油电动机和螺杆泵的匹配、降低(reduce)转速、增加输出扭矩、减小振动和提高螺杆泵使用的时长(lifetime)等目标。
值得注意的是,内、外滚道的曲面必须恰当设计,外滚道曲面即摆线内凹形齿面由短幅摆线组成;内滚道曲面是由偏心轴承靠径向尺寸变化的外轮廓推动支承滚子运动产生的轨迹与套筒活齿外表面接触而形成的运动曲面。内、外曲面与套筒活齿外表面的接触不但要遵守啮合原理,还要满足减速比恒定、承载能力强、寿命长等要求。
几个关键技术问题
1套筒活齿传动的受力分析(Analyse)
笔者采用等效机构(organization)法 ,给出了大型非线性方程组,并对其成功地进行了求解。
2减小尺寸和提高传动比
从套筒活齿传动滚道式减速机(Retarder)的工作原理及特点可以看出,利用此减速机完全能够解决驱动采油螺杆泵所用减速机要求径向尺寸小、传动比大的问题(Emerson)。硬齿面齿轮减速机传动的效率是所有传动式中效率最高的一种,其效率比蜗杆传动要高的多。齿轮减速机的效率主要由齿轮及轴承的摩擦决定。
3提高工作寿命和传动效率
通过良好的润滑和最大化减少搅油损失可以实现提高减速机工作寿命(lifetime)和传动效率的目标。
4消除轴向力
采用结构的对称方法,在内、外滚道分别设计两个对称滚道,使多个活齿之间的轴向力及径向力得以相互抵消(由于作用相反而互相消除),这样既增加了轴的承载能力,还可延长轴承(bearing)使用寿命。同时,为了消除螺杆泵产生轴向力的影响,在传动轴(传动轴组成:轴管、伸缩套和万向节)上设轴肩,采用推力轴承卸载于外壳体。
5解决密封问题
减速机置于油井内油水混合物中,油水及杂质进入减速机将严重影响(influence)其寿命(lifetime),因此将减速机输入端和输出端壳体分别与电动机输出端壳体和保护机输入端壳体以螺纹相联接,壳体内加满高压油,使内、外压力平衡,轴两端再用密封圈加以密封。
6解决联接问题
减速机、电动机、保护机一起置于壳体内,减速机输入轴与电动机轴,减速机输出轴与保护机轴均采用花键联接;传动轴(传动轴组成:轴管、伸缩套和万向节)与螺杆泵轴采用偏心联接节或万向轴联接。
预期技术水平与应用前景
预期技术水平
滚道式减速机样机的室内实验应满足ZJB19005―88要求;传动比10~12 ;接潜油电动机后输出转数250~300 r/ min ;输出扭矩800 N?m ;减速机径向尺寸98~100 mm ;现场使用的时长要达到1 a ;超载实验在额定转数下进行。齿轮减速电机利用各级齿轮传动来达到降速的目的.减速器就是由各级齿轮副组成的.比如用小齿轮带动大齿轮就能达到一定的减速的目的,再采用多级这样的结构,就可以大大降低转速了。以120 %、150 %、180 %额定载荷运转,其响应运转时间分别为1、1、015 min.
在减速机的研制过程(guò chéng)中还有一些加工工艺需要解决。从室内力学性能测试(TestMeasure)(钻头切削齿磨损严重,钻头体表面无明显冲蚀,无硬化层脱落,已报废正常使用条件下,试验钻头的表面硬化层寿命(lifetime)已超过钻头切削齿寿命,表明用氧2乙炔焰堆焊硬化工艺对钢体PDC钻头进行表面硬化,能够完全满足现场生产要求。

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