第二章传动系统

1、第二章 传动系统第一节 主要性能参数修井机有多种驱动型式，分统一驱动、分组驱动及单独驱动等，分组驱动又可分为二分组驱动及三分组驱动。修井机的并车型式、底座高低分组、搬运分块等对传动方案有很大影响，现有修井机在绞车滚筒（简称筒）、转盘（简称盘）、泥浆泵（简称泵）之间有多种功率分配组合方式，见下表：表2-1 修井机驱动形式表统一驱动分组驱动单独驱动盘筒泵盘筒-泵，盘-筒泵盘-筒-泵 自走式修井机的传动系统既要满足修井工况要求，又要适应油区恶劣的道路条件，因此，传动系统既要可靠，又要求紧凑，以适合车辆的特点，一般采用盘筒-泵的分组驱动型式。 自走式修井机的主要规格有XJ20、XJ30、XJ40、XJ

2、60、XJ80、XJ100、XJ125、XJ150等。因受结构所限，从动力机到工作机之间的传动系统，基本上采用分组驱动或单独驱动，动力机组有单机驱动也有采用双机并车方式驱动。XJ20、XJ30、XJ40小型修井机常采用二类运载车，XJ40修井机既有采用二类运载车，也有采用自制越野重载运载车，而XJ60、XJ80、XJ100、XJ125、XJ150等大型修井机常采用自拼重载运载车。表2-2 修井机基本参数表修井机型号XJ20XJ30XJ40XJ60XJ80XJ100XJ125XJ150最大修井深度m小修深度用73mm(27/8)外加厚油管1600260032004000550070008500大

3、修深度用73mm(27/8)钻杆10001500200032004500580070008000用88.9mm(31/2)钻杆25003500450055006500用114.3mm(41/2)钻杆360042005000最大钩载kN3605856759001125135015751800绞车功率kW80-120120-180160-240240-360320-480400-600500-650600-750井架高度m16、1817，18，21，29，31，32，35，38有效绳数46810起升钢丝绳直径mm22262932大钩最大起升速度m/s11.5表2-3 大型修井机主机传动型式一览表修

4、井机XJ60XJ80XJ100XJ125XJ150驱动型式盘筒-泵 盘筒-泵盘筒-泵盘筒-泵盘筒-泵盘筒-泵动力机组CAT3306CAT3406CAT3408CAT3412CAT3406（并车）CAT3408（并车）传动箱Allison CLBT754DBAllison M5600Allison M5600Allison M6600Allison M5600Allison M6600传动方式液力+机械液力+机械液力+机械液力+机械液力+机械液力+机械绞车功率（HP）270400400500500700转盘ZP175ZP175ZP175ZP205ZP205ZP205/ZP275钻台高度2.73.

5、94.54.54.5/55/6载车驱动型式6×610×810×812×812×814×8泵组功率50050080080010001000/ 1300 修井机从动力机到工作机之间的传动件，采用齿轮、链条及传动轴， 修井机的主要传动路线：1 驱动绞车、转盘（称钻进或起下钻作业）发动机传动箱角传动箱/并车箱绞车（起下钻作业）发动机传动箱角传动箱/并车箱绞车转盘传动装置转盘(钻进作业)2 驱动运载车（行走工况）发动机传动箱降距箱前、后桥第二节 修井机主要传动型式一 大型修井机的传动型式：1分组驱动方案I动力经Allsion传动箱变距变速，分别

6、通过角传动箱驱动绞车、转盘，两路传动既可同时又可分别进行：发动机（载车动力）传动箱角传动箱/并车箱捞砂滚筒主滚筒；发动机（载车动力）传动箱角传动箱/并车箱捞砂滚筒主滚筒轴转盘传动装置爬坡链条盒转盘。驱动行走部分是通过降距箱来实现的：发动机（载车动力）传动箱降距箱前、后桥。驱动泵组：发动机离合器泵。分组方案见图2-1：图 2-1 分组驱动方案之一2、分组驱动方案II图 2-2 分组驱动方案之二 见图2-2。方案II：无捞砂滚筒，动力通过角齿轮箱、链传动传递到主滚筒轴5，驱动转盘的动力通过转盘传动齿轮箱10，将动力传递给转盘。方案I和方案II中的角齿轮箱3均可左右输出，台上无论是否安装捞砂滚筒、传

7、动系统均可满足要求。上述传动方案在ZJ10、ZJ15系列车载修井机上用的比较普通。3、分组驱动方案III图见2-3图 2-3 分组驱动方案之三起下及钻进作业时，动力经角齿轮箱将动力传递到捞砂滚筒及主滚筒，同时可通过转盘传动装置将动力传递给转盘。行走时，动力经分动箱、降距箱（含差速功能），将动力分别传至前桥、后桥。4、分组驱动方案IV见图2-4。 采用双台动力机，经Allison传动箱变速变矩后，经一套圆锥角齿轮并车箱将动力传递给捞砂滚筒轴及主滚筒轴，再经链传动将动力传递给转盘。行走系统：动力机经Allison传动箱变矩变速后，将动力传递给降距箱，分别传递给前后桥。图 2-5 分组驱动方案之五5

8、. 驱动方案V见图2-5起下钻及钻进系统：采用双台动力机经Allison传动箱变矩变速后，经一套圆柱斜齿轮箱并车后，一路经传动轴，将动力传递给转盘。另一路链传动将动力传递给捞砂滚筒及主滚筒。行走系统：行走系统的动力经并车箱后经降距箱传递给前、后桥。方案、方案、方案适合XJ60、XJ80、XJ100、XJ125系列修井机。方案III、方案IV、方案V适合XJ125、XJ150系列 修井机。动力机采用双台发动机，每台发动机均可驱动转盘和绞车，提高了修井机的可靠性。在行驶工况下使用单机。在修井作业时，当载荷大于设定值，要进行双机并车。二、小型修井机的传动型式：1二类底盘小型修井机传动方案（适用于XJ

9、20-XJ40修井机）（1）传动方案1： 发动机（载车动力）全功率取力装置升距箱变矩器角传动箱主滚筒游动系统；（2）传动方案2（仅适用于6×4运载）：发动机（载车动力）变速箱分动箱变矩器角传动箱主滚筒游动系统；两种方案中，驱动行走部分均是通过原车的传动系统来实现的：发动机（载车动力）变速箱分动箱前、后桥。2自制运载车小型修井机传动方案（适用于XJ40-XJ60修井机）（1）传动方案1：动力由发动机经传动箱（带降矩箱）变矩变速，分别通过角传动箱驱动绞车、转盘，两路传动既可同时又可分别进行：发动机（载车动力）传动箱角传动箱主滚筒游动系统；发动机（载车动力）传动箱角传动箱主滚筒转盘传动装置

10、转盘。驱动行走部分是通过传动箱来实现的：发动机（载车动力）传动箱前、后桥。（2）传动方案2：动力由发动机经传动箱（不带降矩箱）变矩变速至分动箱，分别通过角传动箱驱动绞车、转盘，两路传动既可同时又可分别进行：发动机（载车动力）传动箱分动箱角传动箱主滚筒游动系统；发动机（载车动力）传动箱分动箱角传动箱主滚筒转盘传动箱转盘。驱动行走部分是通过传动箱及分动箱来实现的：发动机（载车动力）传动箱分动箱前、后桥。图2-6 二类底盘小型修井机传动方案之一 图2-7 二类底盘小型修井机传动方案之二图2-8自制运载车小型修井机传动方案之一图2-9自制运载车小型修井机传动方案之二3小型修井传动型式一览表表2-4 二

11、类运载小型修井机传动型式一览表修井机XJ20XJ30XJ40驱动型式泵-筒泵-筒泵-筒盘动力机组SX6130QWD615.67WD615.67BF8L513FOM442BF8L513F传动箱5J80TZF5S-111GPZF5S-111GP9S-109传动方式液力+机械液力+机械液力+机械绞车功率（KW）110-200200-257200-257常用运载斯太尔斯太尔铁马陕汽铁马奔驰红岩T815T815钻台2转盘ZP50载车驱动型式6×46×46×66×66×4续表 2-5 自制运载小型修井机传动型式一览表修井机XJ40XJ40XJ40XJ60驱

12、动型式泵-筒泵-筒泵-筒盘泵-筒盘 动力机组CAT3306CATC9WD615.68CAT3406B传动箱Allison CLBT754DBBY302Allison CLBT754DBAllison M5600Allison CLBT754BY302传动方式液力+机械液力+机械液力+机械液力+机械绞车功率（KW）200-257200-257200-257257-330钻台222转盘ZP135ZP135ZP135ZP175载车驱动型式6×66×66×66×6第三节 链传动特点及维修链条传动属于具有中间挠性件的啮合传动，链传动受力情况较好，承载能力较大，有一

13、定的缓冲和减振性能，加上中心距大、结构轻便、紧凑等特点，在自走修井机上得到相当广泛的应用。1修井机链传动的特点修井机使用的链条有如下的特点：1）广泛采用多排链：修井机各工作机功率大，链条负荷大，因而广泛采用多排链传动。一般铰车传动链可采用3至8排链传动，其中4、6排用的最多。小修井机的绞车传动链条采用一排或双排。转盘功率比绞车功率小，一般采用双排链就可以满足要求。柴油机并车链条和泥浆泵的传动链条传递功率很大，链条排数较多，一般采用4至6排以及8、10排的链条。2） 超负荷使用：虽然采用了多排链条，由于传递的功率很大，有时仍然超过链条额定功率，严重的可以超过几倍。3） 转速较高：修井机使用的柴油

14、机转速一般为10001500r/min，尤其并车链条线速度较高，往往大于20m/s。既使采用液力变矩传动，在轻负荷时，转速仍然很高。4） 不能带张紧装置：由于修井机要求移运性高、结构紧凑，而且传递功率大，故难以装张紧装置。5） 中心距不可调且受结构的限制 ：一般链传动的中心距A=（3050）节距（P），而在石油修井机上，因传动箱体与工作机间距大，故并车链的中心距A>50P。6） 冲击振动载荷大：由于载荷变化频繁，变化幅度大，多缸大马力柴油机（CAT3412 DITA柴油机）本身振动也大，造成链传动的冲击振动较大。7） 链轮齿数受结构与传动比的限制：链传动的小齿轮齿数Z1大一些比较好，因为

15、Z1多则传递能力大、平稳。但由于受到空间限制和传动比的要求，实际上Z1往往比较少。8）链条松紧边位置决定于动力传递方向：链传动一般紧边在上、松边在下为好，但石油修井机上的链传动不能保证这一点。并车链条带动绞车和转盘时，链条紧边在下，松边在上。若带动修井泵，则紧边在上，松边在下。9）链条工作时倾角较大：石油修井机中爬坡（上钻台）链台的倾角很大，有的甚至超过60。轮轴很长（23m左右），其挠度对链传动正常工作影响很大。2、在修井机上应用的链条规格：表2-6 修井机选用链条一览表链号节距排距滚子外径内链节内径销轴直径内链节外宽外链节外宽销轴长度止锁端加长量内链板高度单排极限拉伸载荷单排每米质量PPt

16、drmaxd1mindzmaxb2maxb3minb4maxb5maxhmaxqmixqmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmNkg/m16A25.4029.2915.8815.757.9222.6122.6633.55.424.13556002.6020A31.7535.7619.0518.909.5327.4627.5141.16.130.18867003.8024A38.1045.4422.2325.2211.1035.4635.5150.86.636.201246005.6028A44.4548.8725.4025.2212.7037.1937.2454.97.442.2416900

17、07.5032A50.8058.5528.5831.5514.2745.2145.2665.57.948.2622240010.10注：摘自机械设计手册第3卷，第2章 链传动 22-77表2-7 修井机选用链条一览表型号 项目 XJ20XJ30XJ40XJ60XJ80XJ100XJ125XJ150角传动箱至捞砂滚筒28S-228S-224S-4角传动箱至主滚筒24S-124S-124S-1（2）28S-228S-228S-228S-3捞砂滚筒到主滚筒28S-223S-228S-3主滚筒至转盘传动装置28S-128S-128S-128S-224S-328S-2主滚筒至水刹车24S-324S-32

18、4S-324S-3爬坡链条盒28S-128S-128S-228S-228S-23套筒滚子链的失效形式1）链板与滚子的疲劳破坏：链条在工作中紧边拉力大于松边拉力，因而受到交变应力的作用，造成链板的疲劳断裂和滚子表面疲劳剥落。2）轴与套筒间的磨损：销轴与套筒间的磨损造成链条节距变大，链条伸长，下垂度增大，链条在工作时出现爬链和掉链。销轴与套筒在交变应力作用下，也产生疲劳损坏，但这个疲劳损坏产生在链板疲劳损坏之后。3） 轴与套筒间的胶合：润滑不良或速度超过极限速度时，销轴与套筒间的润滑油膜被破坏，出现过热而胶合，表面产生麻点或剥落，造成链节加速磨损。链条伸长，严重时会使销轴剪断。4） 滚子和套筒因多

19、次冲击而断裂：修井机用链条起动频繁，受重复性的冲击载荷。滚子与链轮啮合瞬间，速度方向发生改变，使滚子与链轮产生冲击。5） 其它失效形式：除了上述几种失效形式外，还有因过载拉断链条、开口销剪断、内链板与套筒松动等失效形式。4链传动的维修表2-8 链传动故障分析与维修示例故障原 因维修措施链板或链轮齿严重侧磨各链轮不共面链轮端面跳动严重链条支承刚度差链条扭曲严重提高加工与安装精度提高支承件刚度更换合格链条更换合格链条链板疲劳开裂链条规格选择不当链条品质差动力源或负载动载荷大选用合适规格的链条更换质量合格的链条控制或减弱负载和动力源的冲击振动滚子碎裂链轮转速较高而链条规格选择不当链轮齿沟有杂物或链条

20、磨损严重发生爬齿和滚子被挤顶现象链条质量差选用稍大规格链条清除齿沟杂物或换新链条更换质量合格的链条销轴磨损或销轴与套筒胶合润滑不良链条质量差或选用不当清除润滑油内杂质、改善润滑条件、更换润滑油更换质量合格或稍大规格链条外链节外侧擦伤链条未张紧，发生跳动，从而与邻近物体碰撞链箱变形或内有杂物使链条适当张紧消除箱体变形、消除杂物链条跳齿或抖动链条磨损伸长，使垂度过大冲击或脉动载荷较大轮齿磨损严重更换链条或链轮适当张紧采取措施使载荷较稳定链条齿磨损严重润滑不良链轮材质较差，齿面硬度不足改善润滑条件提高链轮材质和齿面硬度，或把链轮拆下，翻转180°再装上，可利用齿廓的另一侧而延长使用寿命卡簧

21、、开口销等链条锁止元件松脱链条抖动过烈有障碍物磕碰锁止元件安装不当适当张紧或考虑增设导板托板消除障碍物改善锁止件安装质量振动剧烈、噪声过大链轮不共面松边垂度不合适润滑不良链箱或支承松动链条或链轮磨损严重改善链轮安装质量适当张紧改善润滑条件消除链箱或支承松动更换链条或链轮，或加装张紧装置或防振导板第四节 万向联轴传动的特点和维修1、万向联轴器传动的特点 十字轴式万向联轴器（传动轴）是一种最常用的联轴器。它能使轴线折角较大或轴向移动较大的两轴等角速连续回转，并可靠地传递转矩和运动。其最大的特点是各向位移补偿能力强，结构紧凑，传动效率高，维修保养方便。重型万向联轴器适用于冶金机械、重型机械、石油机械

22、、工程机械以及起重运输机械等等。对修井机而言，传动轴主要用于传动轴线平行或相交的动力传动。载车的动力机组一般置于车辆的前端。因车辆在宽度方向受限制，不得不增加长度方向的尺寸以满足修井机起下及旋转作业的要求。因此，广泛采用传动轴传递动力是修井机的一个显著特点。传动轴的功用是传递扭矩，所以总是做成空心的圆形断面，它又是高速旋转构件，所以又要求材质分布均匀。传动轴和方向节装配后一定要做动平衡试验并贴平衡片校正。平衡精度确定了离心力（P=GW2r/g）大小。平衡精度的选定与传动轴转速有关。表2-9 传动轴转速与不平衡度关系表传动轴转速（r/min）<200020003000不平衡度（径积N.cm

23、）0.500.750.250.50表2-10 传动轴允许夹角与最高转速有一定的关系：传动轴转速（r/min）3000250020001500夹 角（°）67912表2-11 传动轴长度、夹角及安全工作转速的关系传动轴长度(cm)0114114152152183夹 角（°）0606066安全工作转速（r/min）0.90nk0.85nk0.80nk0.65nk表2-12 修井机常用的传动轴规格型号轴管直径D回转直径控制长度L最大工作长度L最大扭距（N.m）T2-11001656371780L+1206500T2-21101786701980L+12013500T2-31301788032517L+16022000T2-4921466