本文選題：鉆井泵 + 傳動(dòng)系統(tǒng)��； 參考：《安徽理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：大功率三缸單作用鉆井泵動(dòng)力端最常見的傳動(dòng)方式為單側(cè)人字型齒輪傳動(dòng),即人字型齒輪位于中間曲柄和任意一端曲柄之間,曲軸上的動(dòng)力只有一條輸入路徑,曲軸上大齒輪輪轂處一直處于最大應(yīng)力狀態(tài),曲軸極易發(fā)生破壞。為使曲軸受力均勻、減輕應(yīng)力集中,部分新型大功率三缸單作用鉆井往復(fù)泵采用一種雙側(cè)斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),即在曲軸和傳動(dòng)軸上采用兩對(duì)嚙合斜齒輪傳遞動(dòng)力。本文以大功率鉆井泵雙側(cè)斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,分析傳動(dòng)系統(tǒng)中各作用力的特點(diǎn),校核傳動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度或穩(wěn)定性,并對(duì)曲軸軸系進(jìn)行扭振仿真分析,根據(jù)曲軸扭振仿真分析結(jié)果來重新確定曲軸的部分尺寸,以滿足正常使用要求。本論文的研究工作主要包括以下幾方面的內(nèi)容:(1)對(duì)雙側(cè)斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行受力分析,推導(dǎo)出活塞桿推力、連桿力、兩個(gè)斜齒輪嚙合力和曲軸兩端主軸頸軸承支反力等作用力的數(shù)學(xué)表達(dá)式;(2)根據(jù)三缸單作用鉆井泵的基本性能參數(shù)要求,設(shè)計(jì)出鉆井往復(fù)泵動(dòng)力端中關(guān)鍵零部件,并在SolidWorks中建立動(dòng)力端的零部件三維模型,完成裝配;(3)將之前求得的傳動(dòng)系統(tǒng)中各作用力的數(shù)學(xué)表達(dá)式編寫成MATLAB計(jì)算程序,并代入各零部件參數(shù),求出在曲軸任意轉(zhuǎn)角工況下雙側(cè)斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中各作用力的大小和方向,并繪制部分作用力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化曲線。之后,利用求得的各作用力對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核或穩(wěn)定性校核;(4)建立曲軸軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型,并對(duì)曲軸軸系進(jìn)行扭轉(zhuǎn)振動(dòng)仿真分析,求出曲軸軸系的固有頻率、主振型和一階臨界轉(zhuǎn)速及曲軸軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),根據(jù)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)曲線求出曲軸在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)情況下的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,并校核曲軸強(qiáng)度,最后依據(jù)強(qiáng)度校核結(jié)果來重新確定曲軸的部分尺寸。本文的研究內(nèi)容對(duì)三缸鉆井泵雙側(cè)斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件的受力分析和強(qiáng)度校核具有重要的參考價(jià)值,同時(shí)對(duì)于鉆井泵曲軸軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:The most common driving mode of high-power three-cylinder single-acting drilling pump is single-sided herringbone gear transmission, that is, the herringbone gear is located between the middle crank and the crank at any end, and the power on the crankshaft has only one input path. At the hub of the big gear on the crankshaft, it is always in the state of maximum stress, and the crankshaft is liable to damage. In order to make the crankshaft force uniform and reduce the stress concentration part of the new high-power three-cylinder single-action drilling reciprocating pump adopts a kind of double helical gear transmission system namely two pairs of meshing helical gears are used to transfer power on the crankshaft and drive shaft. This paper takes the double side helical gear drive system of high-power drilling pump as the research object, analyzes the characteristics of each force in the transmission system, checks the strength or stability of the key parts in the transmission system, and carries on the torsional vibration simulation analysis to the crankshaft shafting. According to the simulation results of torsional vibration of crankshaft, the size of crankshaft is redetermined to meet the requirement of normal use. The research work of this paper mainly includes the following contents: 1) analyze the force of the double helical gear drive system, deduce the thrust of piston rod and the force of connecting rod. The mathematical expressions of the meshing force of two helical gears and the reaction force of the bearing of the spindle neck at the two ends of the crankshaft are as follows: according to the basic performance parameters of the three-cylinder single-acting drilling pump, the key parts in the power end of the drilling reciprocating pump are designed. The 3D model of the parts at the power end is established in SolidWorks, and the assembly is completed. The mathematical expressions of the forces in the transmission system obtained before are compiled into a MATLAB program, and the parameters of the components are substituted in the program. The magnitude and direction of each force in the double helical gear drive system are obtained under the condition of the crankshaft at any turning angle, and the curves of the variation of the partial force with the crankshaft angle are plotted. After that, the torsional vibration model of crankshaft system is established by using the calculated forces to check the strength or stability of the key parts in the transmission system, and the torsional vibration simulation analysis of the crankshaft shaft system is carried out. The natural frequency, the main mode and the first order critical speed of the crankshaft system and the steady state response of the torsional vibration system of the crankshaft system are obtained. According to the steady state response curve, the maximum torsional stress of the crankshaft under torsional vibration is obtained, and the strength of the crankshaft is checked. Finally, according to the results of strength check, the part size of crankshaft is redetermined. The research content of this paper has important reference value for the force analysis and strength check of the key parts in the driving system of the double side helical gears of the three-cylinder drilling pump, and also has certain guiding significance for the study of torsional vibration of the crankshaft system of the drilling pump.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE92

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本文編號(hào)：1811997