专利名称：巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法
技术领域：
本发明涉及油田抽油机技术领域，特别是一种巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法。
背景技术：
实用新型专利ZL03277040.5提供了一种超大悬点载荷长冲程抽油机，包括悬杆梁及悬杆绳、前天轮、后天轮、电动机，电动机和小带轮通过联组带与大带轮相联接，大带轮和减速机相联，减速机主动链轮分别通过一挂链条与从动链轮相联，两挂链条分别包围着一个主动链轮和一个从动链轮，两挂链条的两端分别连接在两挂链条间的特殊链节循环轴上，构成两挂平行放置的封闭循环链条，循环轴和绕过前天轮的悬杆绳相连，悬重绳通过地轮绕过后天轮悬挂在循环轴的下方，悬重绳下部设有配重装置。实用新型专利ZL200520090076.4提供了一种超大悬点载荷长冲程抽油机的双联减速机。上述实用新型专利系列形成一个完整的超大悬点载荷长冲程抽油机系统。这种抽油机正在大型油田中发挥着越来越大的作用。随着石油工的发展，对抽油机提出了更进一步的要求如何使抽油机向巨型化发展以适应超深井高干度蒸汽辅助重力泄油(SAGD)采油的要求？在抽油机向巨型化发展中，一个极重要的课题是保证抽油机在生产过程中的安全，特别是减速机的安全。只有通过准确合理的设计计算才能确保安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种准确合理的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法。
按照本发明的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于包括下述步骤1)齿轮的设计计算a、高速级齿轮材料设计，输入轴齿轮材料为35CrMo，齿面硬度为HB290-320，中间轴齿轮为ZG35SiMn，齿面硬度为HB265-295，b、低速级齿轮材料设计，中间轴齿材料为35CrMo，齿面硬度为HB290-320，输出轴齿轮材料为ZG35SiMn，齿面硬度为HB265-295，
c、按弯曲强度计算齿轮模数，设载荷系数K＝1.7，查机械设计手册确定齿轮模数，d、确定齿轮参数，e、校验齿根弯曲弧度，计算小齿轮齿根应力，大齿轮齿根应力，校验齿面接触硬度并计算安全系数，2)输入轴的设计计算a、输入轴设计为齿轮轴，材料为35CrMo，硬度为HB290-320，b、确定齿轮齿顶圆直径和齿根圆直径，c、轴的结构设计确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式，确定轴的各段长度和直径，d、校核轴的强度绘制轴的应力图轴传递的转矩、齿轮的圆周力、齿轮的径向力、齿轮的轴向力，求出支反力绘制水平面内的弯矩图、垂直平面内的弯矩图、合成弯矩图、工作扭矩图、当前弯矩图，e、计算危险性截面处的齿根圆直径，3)输出轴的设计计算a、选择轴的材料，确定许用应力，b、按扭转强度计算轴最细处的直径，c、轴的结构设计确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式，确定轴的各段长度和直径，输出轴上设有键槽，d、校核轴的强度绘制轴的应力图轴传递的转矩、齿轮的圆周力、齿轮的径向力、齿轮的轴向力，求出支反力绘制水平面内的支反力、水平面内的弯矩图、垂直平面内的弯矩图、合成弯矩图、工作扭矩图、当前弯矩图，e、计算危险性截面处的齿根圆直径，4)键的设计计算a、输入轴轴端键选择A型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，b、中间轴键选择A型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，c、输出轴键选择C型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，
5)轴承的选择计算a、输入轴轴承的选择两盘32226(7526E)圆锥滚子轴承，靠近皮带轮及刹车轮端使用一盘NJ226M圆柱滚子轴承，b、输出轴轴承的选择两盘32240(7540E)圆锥滚子轴承，靠近链轮端使用一盘NJ240M圆柱滚子轴承，6)链轮的设计计算a、联结链条、链轮的选择计算应考虑到整机同步调节的易操作性，b、主动链条、链轮的设计计算。
下面对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机给出相应的计算结果所述的高速级齿轮模数，当传动比μ＝4.6时，Yu＝1.026，当β＝16度时，Yβ＝0.69，当εβ＝2.2，β＝16度时，Yend＝1.14，法向模数mn＝8。
所述的低速级齿轮模数，当传动比μ＝4.11时，Yμ＝1.03，当β＝16度时，Yβ＝0.69，当εβ＝2.2，β＝16度时，Yend＝1.14，当Zv1＝21.39时，Yf1＝2.18，当Zv2＝87.82时，Yf2＝1.85，当εβ＝1.8，β＝16度时，Yend＝1.255。
所述的高速级齿轮参数为a＝465mm，β＝16，d1＝166.071mm，da1＝180.471mm，df1＝148.471mm，d2＝763.928mm，da2＝778.328mm，df2＝746.328mm，b＝210mm。
所述的输入轴的齿根圆直径为148.471mm，轴承位尺寸为直径130mm，输入轴齿宽为210mm，所述的中间轴齿宽为250mm，所述的危险性截面处的齿根圆直径为148mm。
所述的输入轴一个轴端A型平键的尺寸为b＝32mm，h＝18mm，L＝150mm，另一个轴端A型平键的尺寸为b＝32mm，h＝18mm，L＝120mm，所述的中间轴键选择A型平键的尺寸为b＝45mm，h＝25mm，L＝190mm，所述的输出轴C型平键的尺寸为b＝45mm，h＝25mm，L＝195mm。
所述的联结链条选择20A-2型链条，大联结链轮取24齿，小联结链轮取22齿，节距P＝31.75mm，排距Pt＝35.76mm，滚子外径Dmax＝19.05mm，内链节内宽b1min＝18.9mm，主动链条为56B型，主动链轮齿数为25齿，节距P＝88.9mm，滚子外径Dmax＝53.98mm，内链节内宽b1min＝53.34mm。
按照本发明的巨型塔架式长冲程抽油机巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法所设计的双联减速机，能确保目前悬点载荷最大(30T)的巨型塔架式长冲程抽油机能够长期安全运行，实现长时间稳产高产，为塔架式长冲程抽油机使抽油机向巨型化发展奠定了坚实的基础，以适应超深井高干度蒸汽辅助重力泄油(SAGD)采油的要求。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式
。
按照本发明的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于包括下述步骤1)齿轮的设计计算a、高速级齿轮材料设计，输入轴齿轮材料为35CrMo，齿面硬度为HB290-320，中间轴齿轮为ZG35SiMn，齿面硬度为HB265-295，b、低速级齿轮材料设计，中间轴齿材料为35CrMo，齿面硬度为HB290-320，输出轴齿轮材料为ZG35SiMn，齿面硬度为HB265-295，c、按弯曲强度计算齿轮模数，设载荷系数K＝1.7，查机械设计手册确定齿轮模数，d、确定齿轮参数，e、校验齿根弯曲弧度，计算小齿轮齿根应力，大齿轮齿根应力，校验齿面接触硬度并计算安全系数，2)输入轴的设计计算a、输入轴设计为齿轮轴，材料为35CrMo，硬度为HB290-320，b、确定齿轮齿顶圆直径和齿根圆直径，c、轴的结构设计确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式，确定轴的各段长度和直径，d、校核轴的强度绘制轴的应力图轴传递的转矩、齿轮的圆周力、齿轮的径向力、齿轮的轴向力，求出支反力绘制水平面内的弯矩图、垂直平面内的弯矩图、合成弯矩图、工作扭矩图、当前弯矩图，e、计算危险性截面处的齿根圆直径，βμε3)输出轴的设计计算a、选择轴的材料，确定许用应力，b、按扭转强度计算轴最细处的直径，c、轴的结构设计确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式，确定轴的各段长度和直径，输出轴上设有键槽，
d、校核轴的强度绘制轴的应力图轴传递的转矩、齿轮的圆周力、齿轮的径向力、齿轮的轴向力，求出支反力绘制水平面内的支反力、水平面内的弯矩图、垂直平面内的弯矩图、合成弯矩图、工作扭矩图、当前弯矩图，e、计算危险性截面处的齿根圆直径，4)键的设计计算a、输入轴轴端键选择A型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，b、中间轴键选择A型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，c、输出轴键选择C型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，5)轴承的选择计算a、输入轴轴承的选择两盘32226(7526E)圆锥滚子轴承，靠近皮带轮及刹车轮端使用一盘NJ226M圆柱滚子轴承，b、输出轴轴承的选择两盘32240(7540E)圆锥滚子轴承，靠近链轮端使用一盘NJ240M圆柱滚子轴承，6)链轮的设计计算a、联结链条、链轮的选择计算应考虑到整机同步调节的易操作性，b、主动链条、链轮的设计计算。
下面对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机给出相应的计算结果所述的高速级齿轮模数，当传动比μ＝4.6时，Yu＝1.026，当β＝16度时，Yβ＝0.69，当Eβ＝2.2，β＝16度时，Yend＝1.14，法向模数mn＝8。
所述的低速级齿轮模数，当传动比μ＝4.11时，Yμ＝1.03，当β＝16度时，Yβ＝0.69，当εβ＝2.2，β＝16度时，Yend＝1.14，当Zv1＝21.39时，Yf1＝2.18，当Zv2＝87.82时，Yf2＝1.85，当εβ＝1.8，β＝16度时，Yend＝1.255。
所述的高速级齿轮参数为a＝465mm，β＝16，d1＝166.071mm，da1＝180.471mm，df1＝148.471mm，d2＝763.928mm，da2＝778.328mm，df2＝746.328mm，b＝210mm。
所述的输入轴的齿根圆直径为148.471mm，轴承位尺寸为直径130mm，输入轴齿宽为210，所述的中间轴齿宽为250，所述的危险性截面处的齿根圆直径为148mm。
所述的输入轴一个轴端A型平键的尺寸为b＝32mm，h＝18mm，L＝150mm，另一个轴端A型平键的尺寸为b＝32mm，h＝18mm，L＝120mm，所述的中间轴键选择A型平键的尺寸为b＝45mm，h＝25mm，L＝190mm，所述的输出轴C型平键的尺寸为b＝45mm，h＝25mm，L＝195mm。
所述的联结链条选择20A-2型链条，大联结链轮取24齿，小联结链轮取22齿，节距P＝31.75mm，排距Pt＝35.76mm，滚子外径Dmax＝19.05mm，内链节内宽b1min＝18.9mm，主动链条为56B型，主动链轮齿数为25齿，节距P＝88.9mm，滚子外径Dmax＝53.98mm，内链节内宽b1min＝53.34mm。
按照本发明的巨型塔架式长冲程抽油机巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法所设计的双联减速机，能确保目前悬点载荷最大(30T)的巨型塔架式长冲程抽油机能够长期安全运行，实现长时间稳产高产，为塔架式长冲程抽油机使抽油机向巨型化发展奠定了坚实的基础，以适应超深井高干度蒸汽辅助重力泄油(SAGD)采油的要求。
目前已设计出30型塔架式长冲程抽油机，悬点载荷为30T，冲程为8m，冲次3.5次/分，减速机输出扭矩60kN，速比18.8，初选配重15T，链条节距88.9mm，抗拉载荷85T 850kN。
权利要求
1，一种巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于包括下述步骤1)齿轮的设计计算a、高速级齿轮材料设计，输入轴齿轮材料为35CrMo，齿面硬度为HB290-320，中间轴齿轮为ZG35SiMn，齿面硬度为HB265-295，b、低速级齿轮材料设计，中间轴齿材料为35CrMo，齿面硬度为HB290-320，输出轴齿轮材料为ZG35SiMn，齿面硬度为HB265-295，c、按弯曲强度计算齿轮模数，设载荷系数K＝1.7，查机械设计手册确定齿轮模数，d、确定齿轮参数，e、校验齿根弯曲弧度，计算小齿轮齿根应力，大齿轮齿根应力，校验齿面接触硬度并计算安全系数，2)输入轴的设计计算a、输入轴设计为齿轮轴，材料为35CrMo，硬度为HB290-320，b、确定齿轮齿顶圆直径和齿根圆直径，c、轴的结构设计确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式，确定轴的各段长度和直径，d、校核轴的强度绘制轴的应力图轴传递的转矩、齿轮的圆周力、齿轮的径向力、齿轮的轴向力，求出支反力绘制水平面内的弯矩图、垂直平面内的弯矩图、合成弯矩图、工作扭矩图、当前弯矩图，e、计算危险性截面处的齿根圆直径，3)输出轴的设计计算a、选择轴的材料，确定许用应力，b、按扭转强度计算轴最细处的直径，c、轴的结构设计确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式，确定轴的各段长度和直径，输出轴上设有键槽，d、校核轴的强度绘制轴的应力图轴传递的转矩、齿轮的圆周力、齿轮的径向力、齿轮的轴向力，求出支反力绘制水平面内的支反力、水平面内的弯矩图、垂直平面内的弯矩图、合成弯矩图、工作扭矩图、当前弯矩图，e、计算危险性截面处的齿根圆直径，4)键的设计计算a、输入轴轴端键选择A型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，b、中间轴键选择A型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，c、输出轴键选择C型平键，确定键的尺寸，验算键联结的挤压强度，计算许用挤压应力，5)轴承的选择计算a、输入轴轴承的选择两盘32226(7526E)圆锥滚子轴承，靠近皮带轮及刹车轮端使用一盘NJ226M圆柱滚子轴承，b、输出轴轴承的选择两盘32240(7540E)圆锥滚子轴承，靠近链轮端使用一盘NJ240M圆柱滚子轴承，6)链轮的设计计算a、联结链条、链轮的选择计算应考虑到整机同步调节的易操作性，b、主动链条、链轮的设计计算。
2.根据权利要求1所述的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机，所述的高速级齿轮模数，当传动比μ＝4.6时，Yu＝1.026，当β＝16度时，Yβ＝0.69，当εβ＝2.2，β＝16度时，Yend＝1.14，法向模数mn＝8。
3.根据权利要求1所述的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机，，所述的低速级齿轮模数，当传动比μ＝4.11时，Yμ＝1.03，当β＝16度时，Yβ＝0.69，当εβ＝2.2，β＝16度时，Yend＝1.14，当Zv1＝21.39时，Yf1＝2.18，当Zv2＝87.82时，Yf2＝1.85，当εβ＝1.8，β＝16度时，Yend＝1.255。
4.根据权利要求3所述的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机，所述的高速级齿轮参数为a＝465mm，β＝16，d1＝166.071mm，da1＝180.471mm，df1＝148.471mm，d2＝763.928mm，da2＝778.328mm，df2＝746.328mm，b＝210mm。
5.根据权利要求4所述的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机，所述的输入轴的齿根圆直径为148.471mm，轴承位尺寸为直径130mm，输入轴齿宽为210，所述的中间轴齿宽为250，所述的危险性截面处的齿根圆直径为148mm。
6.根据权利要求4所述的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机，所述的输入轴一个轴端A型平键的尺寸为b＝32mm，h＝18mm，L＝150mm，另一个轴端A型平键的尺寸为b＝32mm，h＝18mm，L＝120mm，所述的中间轴键选择A型平键的尺寸为b＝45mm，h＝25mm，L＝190mm，所述的输出轴C型平键的尺寸为b＝45mm，h＝25mm，L＝195mm。
7.根据权利要求4所述的巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机，所述的联结链条选择20A-2型链条，大联结链轮取24齿，小联结链轮取22齿，节距P＝31.75mm，排距Pt＝35.76mm，滚子外径Dmax＝19.05mm，内链节内宽b1min＝18.9mm，主动链条为56B型，主动链轮齿数为25齿，节距P＝88.9mm，滚子外径Dmax＝53.98mm，内链节内宽b1min＝5 3.34mm。
全文摘要
本发明涉及油田抽油机技术领域，特别是一种巨型塔架式长冲程抽油机双联减速机设计计算方法，其特征在于包括下述步骤1)齿轮的设计计算，2)输入轴的设计计算，3)输出轴的设计计算，4)键的设计计算，5)轴承的选择计算，6)链轮的设计计算，给出了对于悬点载荷为30T的巨型塔架式长冲程抽油机给出相应的计算结果。按照本发明所设计的双联减速机，能确保目前悬点载荷最大(30T)的巨型塔架式长冲程抽油机能够长期安全运行，实现长时间稳产高产，为塔架式长冲程抽油机使抽油机向巨型化发展奠定了坚实的基础，以适应超深井高干度蒸汽辅助重力泄油(SAGD)采油的要求。目前已设计出3悬点载荷为30T，冲程为8m，冲次3.5次/分，减速机输出扭矩60kN的抽油机。
文档编号F16H55/08GK101082368SQ20071001187
公开日2007年12月5日 申请日期2007年6月27日 优先权日2007年6月27日
发明者赵志鹏 申请人:鞍山市鑫宇机械有限公司