發(fā)布時間：2018-05-25 07:49

  本文選題：換向裝置 + 非圓齒輪　； 參考：《蘭州理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：石油是工業(yè)發(fā)展最為重要的能源之一,抽油機的研發(fā)是抽油設備生產制造的重要環(huán)節(jié)。抽油機設備組成中,換向裝置是實現(xiàn)抽油運動的關鍵,傳統(tǒng)的游梁式抽油機效率低下,已逐漸不能滿足石油生產要求,國內外對采用新型換向裝置的無游梁式抽油機的設計層出不窮。本課題通過對滾筒式抽油機換向方式的研究,結合非圓齒輪行星輪系的運動特性,設計一種無切換式自動換向裝置。該裝置整體結構簡單,可避免結構復雜、故障頻出等問題,運行時換向平穩(wěn),能夠提高抽油機換向運動的穩(wěn)定性和對多種工況的適用性。首先,通過對滾筒式抽油機工作原理分析并結合非圓齒輪及行星輪系運動規(guī)律,確定抽油機換向裝置傳動方案,對方案中輪系結構及應用于該輪系的非圓齒輪副進行嚙合傳動分析,確保輪系傳動可達到抽油機換向運動要求。其次,進行換向裝置結構設計。對該方案所采用的非圓齒輪節(jié)曲線公式進行推導,根據(jù)運動要求并參照標準圓齒輪參數(shù),確定非圓齒輪設計參數(shù),并對齒輪齒廓曲線進行設計。對輪系結構及換向裝置其他零部件按照尺寸配合進行設計,分別建立三維模型并進行換向裝置整體裝配。將裝置模型導入ADAMS中進行運動仿真,通過結果對比分析,檢驗換向裝置運動是否達到設計要求。然后,對滾筒抽油機進行整體結構設計,分析所設計非圓輪系換向裝置對滾筒抽油機工作性能的影響。進行非圓齒輪副、裝置箱體以及換向裝置整體模態(tài)分析。通過分析各階模態(tài)振型及相應固有頻率,獲得設計強度薄弱點及共振發(fā)生頻段,并提出改進方案。最后,進行滾筒抽油機換向裝置運動性能測試。所搭建實驗平臺包括機械結構部分、數(shù)據(jù)采集及控制部分以及測試軟件部分。通過各傳感器及測試軟件對換向裝置各運動量及振動量進行數(shù)據(jù)記錄、處理及顯示。通過不同實驗數(shù)據(jù)對比對換向裝置運動及振動特性進行分析。將非圓行星輪系應用于抽油機換向裝置,從傳動方案的提出到搭建平臺進行換向裝置性能測試,多方面驗證該設計的可行性。因此行星輪系在換向裝置上的應用,可以為抽油設備的研發(fā)提供一種新思路。
[Abstract]:Petroleum is one of the most important energy in industrial development, and the research and development of pumping unit is an important link in the production and manufacture of pumping equipment. In the equipment composition of pumping unit, the reversing device is the key to realize the pumping movement. The traditional beam pumping unit has been unable to meet the requirements of oil production because of its low efficiency. The design of beamless pumping units with new reversing devices is emerging all over the world. Based on the research of reversing mode of cylinder pumping unit and the motion characteristics of non-circular gear planetary gear train, a non-switching automatic reversing device is designed in this paper. The whole structure of the device is simple, which can avoid the problems of complex structure, frequent failure and smooth commutation, which can improve the stability of reversing motion of pumping unit and its applicability to various working conditions. First of all, by analyzing the working principle of the cylinder pumping unit and combining the motion law of the non-circular gear and planetary gear train, the transmission scheme of the reversing device of the pumping unit is determined. The meshing transmission analysis of the gear train structure and the non-circular gear pair applied to the gear train is carried out to ensure that the gear train transmission can meet the requirements of the reversing motion of the pumping unit. Secondly, the structure of reversing device is designed. The formula of non-circular gear pitch curve used in this scheme is deduced. According to the motion requirement and the standard circular gear parameters, the design parameters of non-circular gear are determined, and the tooth profile curve is designed. The gear train structure and other parts of the commutator are designed according to the dimensions, the 3D models are established and the whole assembly of the commutator is carried out. The device model is imported into ADAMS to simulate the motion, and the results are compared and analyzed to verify whether the movement of the reversing device meets the design requirements. Then, the integral structure of the roller pumping unit is designed, and the influence of the non-circular gear train reversing device on the working performance of the roller pumping unit is analyzed. The whole modal analysis of non-circular gear pair, device box and commutator is carried out. The weakness of design strength and the frequency band of resonance are obtained by analyzing the modes of each order and the corresponding natural frequencies, and an improved scheme is put forward. Finally, the motion performance of the reversing device of the roller pumping unit is tested. The experimental platform consists of mechanical structure, data acquisition and control, and testing software. The data of movement and vibration of reversing device are recorded, processed and displayed by sensors and test software. The motion and vibration characteristics of the commutator are analyzed by comparing different experimental data. The non-circular planetary gear train is applied to the reversing device of the pumping unit. The feasibility of the design is verified from the transmission scheme to the setting up of the platform for the performance test of the commutator. Therefore, the application of planetary gear train in reversing device can provide a new idea for the research and development of pumping equipment.
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH132.425;TE933.1

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本文編號：1932662