设计岩心钻机XY-4升降机

设计岩心钻机XY-4升降机摘要本文以现有的固定轴行星齿轮升降机为基础，设计为实现四速升降的升降机。在设计中，原升降机部件的位置没有改变，但由于齿轮比和速度的不同，通过受力分析计算，增加了行星齿轮、中心齿轮和内环齿轮的厚度；还增加了夹持滑轨的夹持半径。在现代软件分析的帮助下，可以确定通过计算和分析得出的结论是正确的，也就是说，本文设计的电梯可以达到所需的提升速度。引言升降机是钻机的主要驱动装置之一。在整个钻井过程中，它的主要任务是提升和降低钻具。它还可以提升和降低套管，在一定条件下使用提升系统悬挂钻具,进行快速的井眼清理，使用主动钻杆控制减压钻进，并使用提升机通过强力提升和拉动管理井下事故。提升操作占了很大一部分时间，并随着钻孔深度的增加而增加，一般约占工作时间的1/3至1/20提升过程的完善程度显然必须对钻井效率、钻井质量和生产安全产生影响。因此，分析钻机升降机的设计和性能是至关重要的。到目前为止，工程师设计的电梯可以分为5类，取决于动力传输的类型。膨胀节驱动、伞形摩擦驱动、片式摩擦离合器驱动、液压驱动和行星齿轮驱动。而这5种类型的电梯各有其特点。锥体摩擦传动的提升钩比较简单，易损件少，结实耐用，但传动效率小，两个摩擦锥面容易沾上泥土、油污等，工作可靠性差。很少使用盗洞和深孔钻设备。叶片摩擦离合器驱动型的升降驱动比圆锥摩擦型平稳，驱动时性能相同。其结构比圆锥摩擦式小，但结构比圆锥摩擦式复杂，更换离合器盘不是很方便。液压驱动的升降机可以无限制地调整升降速度和自动控制长距离，而且升降机的结构也大大简化。其缺点是液压马达需要加工，装配精度高，现场维修不方便。行星齿轮传动式升降机与摩擦传动式相比，在相同的尺寸下，可以传递更大的功率以及获得更大的传动比；传动效率高；结构紧凑，传动平稳，操作灵活。从这5种升降机的使用和研究来看，前3种升降机已经被淘汰，最后一种是使用最广泛的升降机，但从长远来看，能够实现无级调速和远程控制的液压驱动的升降机将是未来的主要发展方向。在本文中，通过计算升降机的倾斜和速度特性以及升降机的特性参数，在已知参数的基础上设计了升降机模型。分析软件也被用于模拟和验证。通过这种方式，明确了倾斜和速度特性，并获得了电梯特性参数。这样，人员就不可能在已知的升降机特性下过度工作，事故就可以减少，确保生命和财产的安全。此外，这种设计方法可用于整合电梯在不同操作条件下的特性，以改善现有电梯。。第1章概述XY-4岩芯钻机的发展历史钻机驱动钻头深入地层，并在升降机的帮助下进行辅助工作，如提升和降低钻机和套管，取出钻芯和更换钻头。泵的工作是将泥浆送入钻孔，以冲洗钻孔底部，冷却钻头和润滑钻具。它被用于国民经济的许多部门，是所有类型的钻井施工中不可缺少的设备。钻机的发展包括三个发展阶段：手工操作的钻机、机械驱动的液压送料钻机和全液压钻机。(1)第一阶段是手工操作的钻机。1862年，世界上第一台手动竖井钻机在瑞士研制生产，使用金刚石钻头作为初始钻头；1899年，金刚石钻头被钢粒钻头取代；1916年，硬质合金也被用于钻探，产生了合金钻。这两种钻探方法的引入引起了相应的垂直轴旋转钻机的遮蔽，后来又演变成更强大的手持式进尺钻机。起初，钻机是由人力驱动的，只能在低速下操作，而且升降机是摩擦式的。300,XE-5DD和XB-I000A,等等。20世纪40年代中期，随着科学技术的发展，高速钻机也得到了发展，出现了新的金刚石钻头，液压技术也得到了大规模的发展和应用。此外，液压技术也得到了大规模的发展和应用。在这种条件下，生产了机械传动和液压进给的钻机，20世纪50年代后，进一步开发了适合金刚石钻探的机械传动和液压进给的钻机。在中国解放初期，除了机械驱动、液压送料的钻机外，还进口了手扶式钻机。至U1958-1962年，从仿制到自制的过渡阶段已经完成，1962年开始设计和制造该系统。(3)第二阶段是全液压钻机。20世纪60年代以后，金刚石钻探工艺有了新的发展，同时，液压技术本身也有了发展，这些因素为全液压钻机的诞生奠定了基础。因此，在20世纪60年代末至70年代初，这种类型的钻机应运而生，它的设计与传统的钻机完全不同。全液压钻机的开发在中国始于20世纪60年代初,在70年代得到全面发展。。XY-4岩芯钻机的发展的主要决定因素第一个因素是，它随着钻探方法和程序的发展而发展。正如其他技术发展的历史一样，钻井技术的最初发展是人与自然之间斗争的结果。中国是世界上第一个使用钻探技术来提取地下岩盐的国家。早在秦朝（公元前221-207年），人们就用钻井法来提取井盐。这项技术发明至今仍被全世界所认可。然而，最早的方法是绳索钻芯法，这种方法不是连续的，即不可能钻出连续的芯，而只能钻出垂直的孔，因此不符合地质勘探的要求。19世纪末，市场上出现了一种连续的岩心钻机，其效率和地质效果远远超过了最初的电缆岩心钻机，因此，旋转钻机很快就主导了地质岩心勘探。在钻探方法的进一步发展过程中，岩心钻机也不得不经历一系列的进一步发展。如果将较新的液压动力驱动钻机与20世纪50年代的手动钻机相比较，它们在外观、设计和技术参数方面有很大的不同。第二个因素是，随着冶金、机械和电子工业的发展，钻井设备也相应发生了变化。钻探设备的结构原理和设计要求，除了自身地质工作的特点要求外，还不可避免地出现了大量机械行业上常见的驱动车、标准件，如各种齿轮机构、各种液压元件等，都是在此基础上发展起来的。冶金工业的发展提供了轻质高强的原材料，使设备的结构趋于严密，体积缩小；电子工业的发展，使钻探设备的检测手段仪器化、自控化。国外钻井设备产品更新换代快的主要原因是，大部分零部件都是标准件，一个新的钻机设计，只要符合设计要求，建议在技术设计阶段完成，之后的工作草图设计不大，可以用大量其他公司的标准件实现完美的性能，进行组装，这样新机型的研究生产周期就很短。这可以保证组装机的质量，而且互换性和通用性都很好。。钻探设备发展的趋势在美国，大约98%的钻机是机械驱动和液压送料的立式钻机，而只有2%是全液压动力头钻机。应该指出的是，目前大量使用的是机械动力的液压进给钻机，而全液压装置正处于开发阶段。国外立轨式钻机采取收缩灯泡升降和增设正序、使用自动换向杆、延长立轴升降等措施。由于绳索取芯钻探的广泛发展，钻机都配备了绞车。起重装置在设计原理上变化较小，仍然是圆柱齿轮结构（单锥齿轮），卷筒上有摩擦离合器的单一装置，更现代的装置有液压控制的起重卸扣和手动卸扣作为支撑；在中深孔和深钻装置上有水闸和加速起降装置。在齿轮箱和变速系统中，有一种提高齿轮箱速度的趋势，一些钻机进行了改进，即在齿轮箱的输入端设置了额外的减速齿轮，引入两套速度，以更好地适应不同的钻井方法；有的还采用快速更换成对链轮、更换齿轮或更换大量的齿轮来扩大齿轮箱的速度范围。安装在轻型和重型车辆和拖拉机上的自行式设备现在被广泛使用，以增加设备的流动性，减少安装和移动所需的时间。该设备通常是以汽车或拖拉机发动机为动力的标准车身装置，或带有独立发动机的装置。桅杆可以用液压油缸升起,钻机用前后的三个液压油缸稳定。其中一些钻井平台达到1000多米的深度。值得注意的是，国外的坑道有几种类型的岩心钻机。例如，带有压强驱动、螺旋进给和液压驱动头的设备被用于坑道钻探。坑道钻探的发展可以节省大量的钻探材料，同时达到理想的地质和经济效果。我们在这方面的工作没有得到足够的重视,这一点迫切需要得到发展。近年来，发展的趋势之一是使用多种机器。应元设计的钻机是一种液压驱动的自走式切割机，可用于岩心钻探，可使用空气和泥浆冲刷钻孔；也可使用潜水锤钻。由于是车载式，可以高速行驶，也适用于山区和道路崎岖的丘陵地区。钻井设备发展的另一个趋势是操作的自动化和机械化程度的提高。随着电子技术在钻井作业中的应用越来越多，各种电子仪器可以用来控制钻井作业，以进一步编程，自动设置和控制钻井的最佳参数。目前，有可能将各种操作手柄的液压操作集中起来，以便它们可以相互连接并进行编程。提升和降低过程的机械化现在是钻井系统的一部分。利用仪表和地面压力、容积泵压力、旋转扭矩、瞬时进给率、过载报警等信息集中在操作台自动显示，由电子计算机自动处理数据，在指令中自动控制和调整钻井参数，这在石油钻机中已正式使用，在岩心钻探中也有一定的仪表和程序可以初步使用。钻机分类按用途分：岩心钻机、水文和水力经济钻机、工程地质钻机、技术钻机、取样钻机、地热钻机、勘探钻机、坑道钻机、石油钻机、沙地钻机等。第2章设计总论XY-4岩芯钻机升降机的功用、设计要求及设计条件XY-4岩芯钻机升降机的功用钻机有一个主提升机和一个副提升机：主提升机用于提升钻机和套管；副提升机可用于提升其他管道或重物，用绳索捞取岩心钻机的内管，提升采砂机、取土设备等。。XY-4岩芯钻机升降机的设计要求由于钻机升降机在钻井过程中工作时间长，其性能直接关系到钻井效率、钻井质量和生产安全，所以升降机应满足以下要求：在满足升降机工艺要求的前提下，应能最大限度地减少升降过程中的操纵时间，充分提高能源利用系数。升降机的结构和强度必须有一定的过载能力。操作方便，运动灵敏平稳，工作强度低，工作安全可靠。现代钻井设备应考虑在远离钻机的地方操作，以实现远程控制或按钮操作。结构简单。XY-4岩芯钻升降机的设计条件.驱动轴转速（rpm）：约450,约310,约217,约117。.线圈速度（rpm）：约160,约110,约78,约42。.最大负载能力：29.4KN。.鼓的直径：285毫米。.钢缆的直径：16毫米。.卷轴的绳索容量：52毫米。.提升速度：0.82,1.51,2.16,3.13o

XY-4岩芯钻机升降机类型的确定目前存在的升降机有5种，分别是胀闸传动式、锥摩擦传动式、片式摩擦力合器传动式、液压传动式、行星轮传动式；而它们的特点是:表2-1不同升降机的特点比较类型特点采用钻机型号胀闸传动或这种升降机简化了机械传动的结构，采用液压控制，便于远距离操作和自动化；运行平稳；滚筒回路散热良好。然而，它只适用于带有液压系统的钻机。。SPC-300型锥摩擦传动式这种升降吊钩结构比较简单，易损件少，坚固耐用，但传动效率小，两个摩擦锥面容易沾上泥土、油污等，工作可靠性差。只有少数穿孔和深孔钻设备被使用。XB-500型片式摩擦力合器传动式在驱动力相同的情况下，动力传输比锥形摩擦齿轮箱更顺畅。其结构比锥体摩擦设计要小，但结构比锥体摩擦设计要复杂，更换离合器盘也不太方便。。用于钻机辅助升降机液压传动式升降机的速度可以无级调节，并可远程自动控制，而且升降机的施工也大大简化。缺点是液压马达需要高精度的加工和装配，不容易在现场维修。。行星轮传动式与摩擦传动相比，在相同的尺寸下，它可以传输更大的功率，实现更高的传动比；传动效率大；结构紧凑，传动平稳，操作灵活。。用于机械传动式钻机因此，基于上述分析，我们选择了行星轮式提升机作为XY-4岩心钻的提升机。然而，有两种类型的行星轮式升降机：一种是行星轮轴安装在提升机的系统环上，内环齿轮与卷筒一起安装；另一种是行星轮轴安装在卷筒上，内环齿轮与提升机的系统环连接在一起。我们暂时决定采用第一种。。XY—4岩芯钻机升降机的设计方案的确定本次设计是在原有的XY-4岩心钻机的基础上，利用所给的设计参数进行计算，分别进行：工作参数的选择：①升降机的最大起重量Pq；②提升速度分为：最高缠绳速度Vmax、最低缠绳速度Vmin；③调速范围R;④速度档数及中间速度。抱闸的受力分析：①下降制动力矩；②提升制动力矩；③手柄上的作用力；抱闸的发热验算：在制动过程中，制动器将钻具和提升系统的动能全部转化为热能，这种热能使制动器和制动环的温度升高。这导致了摩擦系数和制动扭矩的降低，增加了热负荷，加剧了摩擦材料的磨损。上述计算为我们提供了最大起重能力、起重速度、制动扭矩等。根据这些参数，我们选择升降机的主轴、行星齿轮、支架、中央齿轮、行星轴等所有部件的类型和尺寸，然后编制总装配图。经过一个软件来分析电梯的性能。XY-4岩芯钻机升降机的组成分析XY-4型岩心钻机的升降机基本上由一个卷筒、一个行星齿轮、一个水冷却装置和一个抱闸组成。这些组件具有不同的外观特征和不同的功能，下面将分别进行分析：①卷筒卷筒是电梯的主要组成部分，它是提供提升力和控制提升和下降速度的装置。其形状如图4T所示:

图2-1XY—4岩芯钻机升降机卷筒滚筒由两个滚珠轴承盘支撑在电梯的中心。左边是水套回路，与水套轴一起构成水回路；右边的部分与内部齿轮圈一起被热压，从这里提供动力，将滚筒缠绕在钢丝绳上。②行星轮系升降机的行星齿轮系统的目的是为了解决升降机轴在上升和下降时必须向不同方向旋转的问题。使用这种装置的另一个原因是，它可以实现精确的传动比,效率高，传动平稳，并有可能传输更大的扭矩。在选择行星齿轮系统的数量时，行星齿轮系统的数量为三个，以防止系统变得偏心。它们被安装在三个行星齿轮轴上，有两个圆盘滚珠轴承。三根行星轮轴以120度的角度安装在两个行星轮支架之间，并均匀地安装在一起。两个支架在中央齿轮两侧的轴承直径上装有球轴承。行星齿轮系统的外排如图1-2所示：

图2-2XY—4岩芯钻机升降机行星轮系.内齿圈 2.单列向心球轴承3.行星轮轴4.支架左部分5.螺栓 6.弹性垫片 7.支架右部分③水冷装置由于升降机在下降过程中由其自身重量驱动，在下降一定时间后，它的速度会更高。为了减速，抱闸和系统环通过摩擦产生大量的热量，如果不及时清除，将影响电梯。因此，在滚筒和水套轴之间安装了一个水循环系统。此外，水冷却系统还可以作为水制动器使用。。@升降机轴升降机轴是整个升降机运行的最重要的动力传输元件。它配备了诸如卷轴、水套轴等部件，另外还配备了中央齿轮。中央齿轮通过花键与电梯轴连接。之所以选择花键连接，是因为中心轮必须传递一个大的扭矩。绕线轴的左边部分空心插入水套轴的中心孔，右边部分夹在分配器盒的轴齿轮的花键孔中，由此，动力通过齿轮从分配器盒传输到绕线轴。升降机轴的形状如图1-3所示:图2-3升降机轴⑤抱闸升降机有两个制动器，一个是制动制动器，另一个是升降制动器。其功能是通过握住系统环产生摩擦力矩，从而制动或控制线圈，提升系统环，并通过其自身结构产生的弹力释放锁，使锁与系统环之间的间隙。a：抱闸的原理图如图1-4所示：图2-4抱闸结构图1.手把2.棘轮3.铜套4.铜垫5.垫6.闸块7.弹簧8.螺母9.锁母10.连杆11.顶杆螺栓12.闸带13.支架14.沉头钾钉15.销轴16.止动销17.销轴18.手把托垫19.棘爪20.销轴b：抱闸的工作原理：刹车时，手柄往下压，凸轮偏心的厚面压在铜垫5上，将两个刹车块压得更紧，保持刹车。当释放时，手柄被抬起，凸轮的偏心薄面压在铜垫5上，将压力从凸轮上移开，使两个刹车片放松刹车环并在弹簧张力下保持发挥。下降制动凸轮上有棘轮齿，棘轮上有一个棘爪19。有了棘齿和棘爪，制动器可以长期处于制动状态，孔中的钻具可以长期保持在孔中的某个位置。为了保证制动器可靠地工作，制动器在松开状态下应该有合理的、均匀的制动环间隙。如果间隙过大，制动效果就会很慢，产生的制动力矩就会很低，甚至可能导致制动器失效；如果间隙过小，就会导致分离不彻底。。2.5XY—4岩芯钻机升降机结构示意图与工作原理分析XY-4岩芯钻机升降机的结构示意图通过分析升降机的组成，并参考原始升降机，我们能够确定升降机各部分的组装和总体结构方案；机构示意图见图1-5。。图2-5升降机结构示意图1.升降机轴2.中心齿轮3.行星轮轴4.行星齿轮5.内齿圈6.提升抱闸7.卷筒8.制动抱闸2.5.2XY-4岩芯钻机升降机的工作原理分析升降机在工作时有四种工作情况，分别是：提升钻具、制动钻具、下降钻具、微控制。①提升钻具当提升工具提升钻具时，提升门6被拉紧，降低门8被释放。提升门的紧固作用将提升齿轮的环和行星齿轮系统支架的右侧部分楔在一起，使行星齿轮系统成为一个静止的车轮系统。动力从配电箱传到提升轴1,使中心齿轮2旋转，同时中心齿轮与行星齿轮4啮合；行星齿轮与内环齿轮5啮合，带动卷筒7,卷筒绕提升轴旋转，卷起电缆，达到提升钻具的目的。。②制动钻具松开提升制动器6,并施加下降制动器8,然后线圈7静止，行星齿轮4自行旋转，同时驱动行星齿轮轴3和提升系统电路，绕组轴静止。。③下降钻具同时，提升制动器6和降低制动器8被释放，钻头在其自身重量的作用下下降，使滚筒翻转并释放电缆。此外，还有一种微观功能，利用提升和下降制动器的联合作用，在短时间内实现提升、制动和下降的连续动作。。第3章分析计算XY—4岩芯钻机升降机齿轮的分析计算齿轮总传动比的确定由于驱动轴的最大速度为nl=450rpm,卷筒的最大速度为n2=l60rpm,而且当提升机提升钻具时，行星齿轮系统是一个固定的轴齿轮系统，因此可以应用以下公式：%=4，Z2 ] ..«.Z]. Z3｝，知：（fe=V^2=—=—=T7 （3-1）Z1n216、Z1Z2,式中：Zrt 升降机总传动比；&一一第一级传动比；i2一—第二级传动比；Z1 中心齿轮齿数；z2 行星齿轮齿数；——内齿圈齿数。选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数鉴于传动功率大，要求结构紧凑，使用寿命长，选定由谭庆昌主编的《机械设计》表6-2：三种齿轮材料采用40MnB,表面硬化，齿面硬度为48〜55HRC,齿轮精度为8级，闭式软齿面齿轮；选中心齿轮的齿数4=30,选4=1.2,i2-2.344,则z?=彳•Z]=36,z3=84o按齿根弯曲疲劳强度设计①先设计中心齿轮和行星齿轮

闭式硬式齿轮，其承载能力通常取决于抗弯强度，因此首先要根据抗弯强度由式小2进行设计，测试其接触强度。由式小2(3-2)因载荷有较重冲击，由表查得Ka=1.5,故初选载荷系数K,=2,,ccin6P9.55xl06x25.62<人in5T.=9.55x10—= =5.44x10N•mm1 勺493由式 =[1.88-3.2(—+—)]cos/?Z]z](3-3)计算端面重合度£a=[1.88-3.2(—+—)]cos=1.69；3036075由式 r.=0.25+——=0.7 ,%(3-4)查表得： (p(i=0.7%产2.63 Q"59L=2・33 匕2=L69由式 =60m1jL/i=60x450x1x(1x8x300x20)=1.30x109(3-5)N2=-^l=6.8x108iN3=602 =60xl60xlx(lx8x300x20)=4.6xl08查表得：心=0.89 l^2=0.91由表选SFmin=1.25,由图按齿面硬度均值51HRC,在ML线上查得:bFminl=bQm2=450MPa,

则WFl，min450x0.89___,,

则WFl，min1.25叫m2•Yn2=450x0.91=3276MPa1.25YY'Sal［。］尸1.匕〃22.33x1.69.匕〃22.33x1.69327.60.0120取总%取总%=0.0131设计齿轮模数:尸］将确定后的各项数值代入设计公式，求得:2x2x5.44x105x0.7x0.01310.7x3O23.35修正m,：7r-m.-z,-n, 3.14x3.35x30x450..,v= 2x2x5.44x105x0.7x0.01310.7x3O23.35修正m,：7r-m.-z,-n, 3.14x3.35x30x450..,v= ——!——L= =2.Im/560x100060x1000(3-6)查表得:(=1.15,%=1.06,9=1.2,K=弓 1.5x1.15x1.06x1.2=2.19(3-7)m= =3.35xJ—=3.40V,V2(3-8)查表，选取第一系列标准模数m=3.5/27/770所以齿轮的主要几何尺寸为:所以齿轮的主要几何尺寸为:4=4=mz]=105mm,d2=mz2=126mm«=—«=—(Z]+z2)=132mmb=y/d-di=0.7x105=73.5mm取g=取g=15mmBx=15mm较核齿面接触疲劳强度:2kz"±1 1%=ZhZZ•J行7 4较核齿面接触疲劳强度:2kz"±1 1%=ZhZZ•J行7 4团〃VbZ{u查得，Ze=189.8Jm%Z”=2.5,Z,=0.88按不允许出现点蚀，查得：ZM=0.96,ZN2=1.06按齿面硬度均值51HRC在MQ和ML线中间查出=(THlim2=1060A/PiZ,取5“痴1=1(3-9)[a]H,mZ/vi=1017.6例RzlJn1 q3"min(3-10)^H\im2ZN2=\i23.6MPaS“min将确定出的各项数值代入接触强度较核公式，得:cr„=189.8x2.5x0.88•nJ2x2.19x5.44xl()5V75x3024.193J9<(3-11)接触强度满足②设计内齿圈内齿圈的输出功率24.Ukw,转速160r/min。闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计,验算接触强度。因载荷有较重冲击，由表查得Ka=1.5,故初选载荷系数K,=2,t门<<s6P9.55x1()6x24.11 5、T,=9.55x10—= =1.44x10、N•mmnx160由前面的设计可知，齿轮的模数m=3.5,因此内齿圈的模数也是3.5。所以齿轮的主要几何尺寸为：4=wz3=294mm；b="d•4=0.7X1O5=135mm；取名=15mm。校核齿面接触疲劳强度：查得，ZE=18»8<MPa,ZH=2.5,Z/;=0.88按不允许出现点蚀，查得：Zn3=L06按齿面硬度均值51HRC在MQ和ML线中间查出方鹏=1060MP。,取SHVun3=1[b=—屿=\\23.6MPaLJnj q3"min将确定出的各项数值代入接触强度较核公式，得:(Th=189.8X2.5X0.88•4/2x2.19xl.44xl054.19 〈叫3/ 75x8423.19 小接触强度满足。表2齿轮的主要参数齿轮Zmd(mm)B(mm)dadf中心齿轮303.51057511296.25行星齿轮363.512675133117.25内齿圈843.529475301285.25XY-4岩芯钻机升降机轴的分析计算升降机轴的设计①基于机械传动方案的整体设计，为轴上的零件创建一个安装方案。选择图3-1所示的解决方案

图3-1升降机轴零件的分布②选择轴的材料轴的材料选择40Cr,调质处理。其力学性能由表查得，%,=735M尸=540MPa,cr_|=355Mpa,、1=200MPa。根据表查得,C0=107。③求输入轴的功率片、转速々和转矩工表中显示，齿轮箱的传动效率为0.97,因此，输入功率为:FV24.110.972FV24.110.972=25.62KW；(3-12)勺=450r/min；Tx=9.55xl05x—!-=5.44x104Nznzn。④ 初步估算轴的最小轴径由公式4nhi=Gc由公式4nhi=Gc可以得到升降机轴的最小轴径演3,(3-13)又因为此轴与齿轮是用键联接的，所以升降机轴的最小轴径应为:d>Jmin+3%Jmin=41.88mzn (3-14)升降机轴的最小部分位于与分配器箱齿轮连接的地方，应根据分配器箱齿轮的孔径来选择，而轴的最大部分位于支撑卷轴上两个单列径向轴承的中间。剩余的轴直径应根据连接的轴承和密封环来选择。⑤轴的结构设计为了将密封圈定位在B点，考虑到密封圈的内部直径，增加了一个轴肩，其直径为55毫米。DE部分的直径与BC部分的直径相同，其长度等于两个轴承的宽度加上中央齿轮的宽度，再加上两个轴承之间用于保持齿轮位置的垫圈，因此其长度为120毫米。FG部分的宽度是基于它所连接的变速箱齿轮的宽度，在这种情况下是80毫米。。确定轴上圆角和倒角尺寸圆角是R1.5,倒角是2X45°。按弯扭合成强度计算由所确定的结构图(图3-1)可确定出升降机轴的支承距离为80mm,据此求出齿轮宽度中点所在的截面的M”、M,,、〃和的值。a：画出轴的计算简图(图3-2)为了简化计算，作用在轴上的力被分为水平面和垂直面。集中的力被假定为在轴上部件的中心。这是因为轴承反作用力的位置因轴承的类型和分布方式不同而不「可。ob:计算轴上外力齿轮的圆周力尸27： 2x5.44x104F=—= =1088N (3-15)'d100齿轮的径向力Fr=Ft-tgan=10880xtg20=395.78A^ (3-16)径向力与原周力的合力L6 10880一, 、Fn=一'—= =1157.69N (3-17)cosancos20c:计算轴的弯矩并画弯矩图

图3-2升降机轴的受力计算水平面弯矩 MH=—FHix—L=2M.6Nm (3-18)垂直面弯矩K=-Fx-L=垂直面弯矩K=-Fx-L=79A6Nmv2r2(3-19)水平面和垂直面的弯矩图如图2-2c和2-2e所示合成弯矩(如图2-2f)(3-20)(3-21)M=JmJ+M：=231.55N•6(3-20)(3-21)d:画转矩图(图2-2g)e：计算当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取a=0.6得:a-Tx=0.6x5.44x105=3.26x105A^-M,=M[=231.55Mm进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩的截面的强度。由公式=%==1。7MPa<\<y,1=60MPa(3-22)gW0.1x603 Lt」所以轴的强度足够。按疲劳强度的安全系数进行校核计算a：危险截面的判断危险段应位于弯矩和扭矩以及横截面积较小的地方，以及有强应力集中的地方。如果在同一截面上有几个应力集中源，则取每个源的最大值。根据轴的设计尺寸和弯矩和扭矩图，弯矩在齿轮横截面的中心是最大的，应力集中是由齿轮座和花键轴引起。下面的分析是在齿轮中心的横截面上进行的。b:齿轮中心截面处进行疲劳强度的安全系数校核抗弯截面系数 W=0.li/3=0.1x603=21600mm3 (3-23)抗扭截面系数 WT=0.2/=0.1x6O3=43200ww? (3-24)合成弯矩 M =M1=231.55Mm (3-25)转矩 7J=9.55xl05x—=5.44x102TV-弯矩应力幅(按对称循环变应力计算)231.55W0.1x603=231.55W0.1x603=10.7MPa(3-26)弯曲平均应力5“=OMPa扭转平均切应力幅^_=544000=126M/Ja(3-27)“2Wt43200(3-27)扭转平均切应力Ta=Tm=\2.6MPa由设计图可知K=\,K=\cr'r(yb=640MPa,d=60mm按（谭庆昌编著《机械设计》）的附图5查得尺寸系数%=0.75,j=0.74由精车加工得:(yh=640Mpa按（谭庆昌编著《机械设计》）的附图8查得表面质量系数尸=0.93按公式(3-28)和&*(3-28)可计算得:

K~=L43,K=1.42由于花键引起的有效应力集中系数是故得综合影响系数是(3-29)0.75x0.93(3-29)et00.75x0.93由于齿轮轮毂与轴的过盈配合H7/r6产生的有效应力集中系数和尺寸系数之比由（谭庆昌编著《机械设计》）的附图6b、7b查得k k(3-33)2=3.55,2=2.55(3-33)因此可得综合影响系数是取上面的综合影响系数较大的数值，故=3.82,Kr=2.74轴的材料是40Cr,查（谭庆昌编著《机械设计》）的表8-1取弯曲影响系数和扭转影响系数是心,=0.2,i//T=0.1只考虑弯矩作用的安全系数，由公式Kq+WQm3.82x32.08只考虑转矩作用的安全系数，由公式s= 得：Kz+也吃35.784由公式(3-36)得安全系数是。SSr3.06x4.4JsJ+S：73.062+4.42取标准的安全系数是1.5,则S_S'_严6x44."sj+S：V3.062+4.42所以截面安全。行星轮轴的设计①基于机械传动方案的整体设计，为轴上的零件创建一个安装方案。选择图3-1所示的解决方案1.行星齿轮2.单列向心轴承3.行星轴支架图3-3行星轴零件的分布②选择轴的材料轴的材料选择40Cr,调质处理。其力学性能由表查得，%=735M?a,。,=540MPa,b_]=355MPa,T_}=200Mp。。根据表查得,C0=107o③求输入轴的功率鸟、转速内和转矩汽通过查表可知齿轮的传动效率为0.97,则输入功率是:242411^^■=24.86KW；0.97n2=375r/min；T2=9.55x105x^-=6.33xlO4Nzn/n()④初步估算轴的最小轴径由公式4^=C。JC-可以得到行星轮轴的最小轴径

田2486田2486—=107j =20.66mm。375⑤轴的结构设计为了容纳单排径向轴承，增加了一个肩部，考虑到单排径向轴承的内径，肩部的直径被设定为48毫米。直径40毫米是安装单列径向轴承的部分，对应于轴承的内径，轴的直径是40毫米，长度对应于轴承的宽度16毫米。直径36毫米是行星齿轮系统支架支撑行星齿轮系统的连接处，其长度应与行星齿轮系统的宽度32毫米相对应。整个行星齿轮轴被认为是与肩部对称的。因此，只需确定一侧的尺寸即可。⑥确定轴上圆角和倒角尺寸圆角是RL5,倒角是2X45°。XY-4岩芯钻机升降机轴承的分析计算①轴承型号的选择根据钻探工程手册，选择轴承I型号是100360；轴承H型号是100355。②计算轴承承受的径向载荷工।和工2将轴系部件受到的空间力分解为水平面（图3-4b）和垂直面（图3-4c）两个平面力系，由力分析可知:水平支反力=峭=544N⑶2 2F.1088=F.1088=544N(3-37)垂直支反力F39578/=二——=197.89NF.395.78=F.395.78=197.89N(3-38)合成支反力（图3-4d）Fr]=正：+ =75442+197.892=578.88NFr2="h；+K2?=V5442+197.892=578.88/V (3-39)80|Ftb |fH1 kH2Fvi [Fv2[Frl |FrS图3-4轴承受力示意图③计算轴承的轴向载荷耳“和工2由图4-3d可知，%等于工2。查设计手册(GB/T292-94),1OOOOO型轴承的Cr=35.2KN,Cor=24.5KN,对于10000型轴承，按(谭庆昌编著《机械设计》)的表9-9,轴承的内部轴向力£=0.56工，并知e=0.56。则丹=0.56工[=324.17462=0-56工2=324.17N (3-40)

由于轴承在轴向方向只有吊和冗2,因此，(3-41)吊=吊=324.17N(3-41)工2=%=324.17'④计算轴承的当量动载荷6和鸟由于^=32417=0.56=e由于Fri578.88工2324.17工2324.17Frl―578.88=0.56=e(3-42)按(谭庆昌编著《机械设计》)的表9-7,可查得径向载荷系数和轴向动载荷系数：轴承IX,=1,^=0轴承nx2=1,^=0轴承运转中有中等冲击载荷，按(谭庆昌编著《机械设计》)的表9-8,力=1.2〜1.8,取力=1.5则:耳=/(X]&+X/I)=1.5X1X578.88=868.326=力,(X2%+X凡2)=1与x1x578.88=868.32 (3-43)⑤计算轴承寿命因为6=6,该轴承的寿命是：io6(cYLn.=—匕=91301//>48000/? (3-44)"°八60〃I/J寿命满足。XY—4岩芯钻机升降机卷筒的结构参数的确定①钢绳直径和卷筒直径影响滚筒直径的因素有：滚筒的质量、滚筒的扭矩和绳子的寿命。这三个因素，前两个和第三个，是相互冲突的。实践证明，转鼓的直径与钢缆的直径之比

是适当的，它能适当地考虑到这三个因素。因此，在确定卷筒的直径之前，应先选择钢缆的直径。在设计中确定的钢缆直径为16mm.由于线圈的直径越大,钢丝绳缠绕时的弯曲应力越小，钢丝绳工作时不会很快疲劳损坏，因此，延长了钢丝绳的使用寿命;但是，线圈的尺寸、重量和扭矩也随之增加。反之，线圈尺寸、重量和扭矩减小,但钢丝绳工作条件差，寿命短。对于岩心钻探设备，卷轴直径的适当比例为2=(12.5〜27.3)d (3-45)式中D. 卷筒直径，mm；d 钢丝绳直径，mm。在本设计中选择的卷筒直径是285mm。②卷筒的容绳量与卷筒的长度由设计要求可知卷筒的容绳量是52m。a：缠绕层数n浅孔竖根较短，工作时钢丝绳不长，包一层为最佳。洞深竖根长，干活的钢丝绳多，需要缠几层。但为了减少钢丝绳因挤压和摩擦造成的损失，缠绕层数通常最多只有2〜4层。在设计中，n=3层去。b：每层圈数Z根据公式£Z—7 rr (3-46)7rynD.+")式中 Z一一每层圈数；n——钢丝绳在卷筒上缠绕的层数；2——卷筒直径;d一一钢丝绳直径;L一一容绳量。可以计算得520004(3x285520004(3x285+9x16)=16.577。17圈在计算钢丝绳容量时，应该考虑到提升器下降到最低位置时，卷筒上还有5~7圈储备量。c：卷筒的长度B由上面的计算可以知道，卷筒的缠绕层数是多层，因此可以用下面的公式计算卷筒的长度。B=Z[d+(l~2)] (3-47)但是，在一般情况下，选择卷筒的长度是用下面的公式的：—=1~1.7 (3-48)Br\235则卷筒的长度是B=—=—=190mm1-1.71.5③卷筒的壁厚3卷筒的壁厚难以准确的计算，一般用经验公式确定：铸造卷筒8=0.02D.+Jmin,mm (3-49)焊接卷筒3=d，加n (3-50)公式中 不同材料铸造时的最小壁厚，mm。见表3。表3卷筒材料容许铸造壁厚材料尺寸铸造容许最小壁厚久汨(mm)ZG35小型铸件6中型铸件10-12大型铸件15-20QT45小型铸件3-4中型铸件6~8~10HT15-33大型铸件15-20本设计中材料选用QT45,中型铸件，则篇汨=6相机:因此卷筒的壁厚是8=0.02£>:+-=0.02x285+6=11.7/wn选择卷筒壁厚为12mm。@卷筒的边缘直径。，卷筒的边缘直径2,取决与卷筒直径与缠绕归纳钢丝绳的层数和钢丝绳的直径。同时，结构上受行星轮系与制圈直径约束。卷筒的边缘直径应比其上外层钢丝绳高出2〜3个钢丝绳直径。即Dh=D.+（2〃—l）d+（4~6）d=285+5xl6+3xl6=413mm（3-51）所以卷筒的边缘直径是413mm。第四章升降机的转速、转矩特性分析第四章升降机的转速、转矩特性分析升降机的转速特性分析升降机提升速度的分析升降机提升钻具的绳速由额定功率、钻具的质量、卷筒的直径和旋转速度决定。在动力容量允许的情况下，提高提升速度，但必须记住，提升速度过快会影响生产中人工操作的安全性和可靠性；提升速度过慢会直接影响钻井过程中的纯钻井时间。当提升机提升钻具时，卷筒、行星齿轮和中央齿轮的相互运动关系如图4-1所示。该钻机的提升速度计算如下:(4-1)式中 V一一升降机的提升速度，m/s；n 升降机的提升速度，m/s；D——升降机的提升速度，D=28.5cm；d 升降机的提升速度，d=l.6cmo3H二3H二0图中(Oa 中心齿轮的角速度(r/min)；CDh 卷筒角速度(r/min)；4——行星齿轮自转的角速度(r/min)；①h 行星轮轴公转的角速度(r/min)oa：卷筒转速n的计算当升降机在提升钻具时，升降机的传动是定轴传动，因此计算时按照定轴轮系的传动计算方法便可。TOC\o"1-5"\h\z— 7 16第一速： «,=«,—=117x—=42r/min1 1Z3 45(4-2)—— 7 16第二速： n?=n?--=217x一=78r/min■ "Z3 45— 7 16第三速： n.=n,•—=310x—=110r/minZ3 45—— 7 16第四速： n.=n.--=450x一=160r/minZ3 45b：升降机的提升速度根据公式可计算得升降机的提升速度是：第一速： 匕=[•乃••^^=42x3.14x^1=0.82^/5TOC\o"1-5"\h\z11 6000 6000(4-3)第二速： %=n,・》・"+'=78x3.14x"L=].51m/s■ 6000 6000第三速： K=&〃"a=110x3.14x也L=2.16r/s6000 6000

第四速： 匕=n..兀•。=160x3.14><理］-=3.13m/s6000 60004.1.2升降机下降速度的分析升降机下降钻具时卷筒，行星齿轮，中心齿轮的相互运动关系如图4-2所示。此时，由于行星轮系的存在，因此，必须将行星轮系转化为普通轮系，即在行星轮系各转动件上加一个与行星轮系轴公转角速度①”大小相等方向相反的角速度在转化后的轮系中，中心齿轮与行星齿轮传动比为：图4-2升降机下降钻具示意图图中图4-2升降机下降钻具示意图图中(oa 中心齿轮的角速度(r/min)；coh 卷筒角速度(r/min)；巴 行星齿轮自转的角速度(r/min)；coH 行星轮轴公转的角速度(r/min)□产=&一%=Zg(4-3)中心齿轮与内齿圈的传动比为:(4-4)由(4-1)式得:CZZrrZ.4-Z„(4-5)由(4-2)式得:乙+4(4-6)因此&Z“十①&Z&①(Za+例Z/,Z(4-4)由(4-1)式得:CZZrrZ.4-Z„(4-5)由(4-2)式得:乙+4(4-6)因此&Z“十①&Z&①(Za+例Z/,Z+Z.ab所以coZJa+Z》Zg)6yb—(Z2a—Z》ZJCDa4(乙+4)(4-7)色—%—乙亿-4)-30(84-36).20%一乙亿+4)—36(30+36)33时,CD.=0,即行星齿轮不自转,而只有公转，如图：4-3a所示。当外=%>

gnaZ“(Z/,-Zg)30(84-36)20zh(za+ZJ—36(30+36)—33时,>0,即行星齿轮与中心齿轮转向相同，如图：4-3b所示。时,4<0,即行星齿‘你_%/Z。(Zb—Zg)_30(84-36)_时,4<0,即行星齿gnaZb\Za+Zg)36(30+36)33轮与中心齿轮的转向相反，如图：4-3c所示。从以上的分析可以看出，下降时行星轮系的转向不仅与中心齿轮和内齿圈的转速有关，而且与各传动齿轮的齿数有关。b c图4-3升降机下降钻具时轮系运动示意图图中 ①0 中心齿轮的角速度(r/min)；①b 卷筒角速度(r/min)；CO« 行星齿轮自转的角速度(r/min)；C0H 行星轮轴公转的角速度(r/min)o4.2升降机的转矩特性分析4.2.1升降机提升转矩特性的分析它由绕线杆驱动，直接传递给中央齿轮，与中央齿轮相啮合的三个行星齿轮相继旋转。升降机的旋转方向是顺时针，在中心齿轮的带动下，行星齿轮被带动以逆时针方向旋转，因为圆柱齿轮传动的内环运动方向不变。因此，由行星齿轮驱动的内环齿轮也按逆时针方向旋转，因此，线圈也按相同的方向旋转，即线圈升降钻的旋转方向。由设计条件可知：最大提升力为：29.4KN；最快提升速度：3.13m/s；4a=心.嗑X=29.4X1O3X3.13=92.02厘 (4-8)因此，要以3.l3m/s的速度在不超过29.4KN的提升力的前提下，必须要有92.02KW的输入功率。在齿轮啮合的过程中，一定有功率的传动损失，齿轮传动的损失率为：%=0.97可得升降机上输入的功率是：[=e=97.8KW因此，卷筒的功率巴，转矩7；与升降机轴的功率《，转矩7；分别是：[=4=97.8KW；%<=—■=29.4x103x3.13=92.02AW；7；=9.55xl05x^.=2.08xl05N-mw；n\T3=9.55x105x—=5.49x1O5N/?za?7.%4.2.2升降机下降转矩特性的分析由于升降机是靠自身的重力下降的，在下降安装过程中的扭矩取决于下降高度和下降速度，是一个可变值。4.3升降机的主要特性参数计算升降机的最大提重量升降机的最大提重量“指的是用单绳一速提升时，升降机的最大提升负荷,它取决于大钩载荷以及滑车系统得结构。而大钩载荷又依据额定孔深下的最大钻具重量确定。大钩载荷可用下式计算：式中 Qdg一一大钩载荷;k——卡塞系数。它又反映了升降机的超载能力，又可称为超载系数。一般左=1.5—4。浅孔及大口径钻机取值较小，中深孔及小口径钻机取值较，深孔钻机取值大；2）一—额定孔深时的钻具总重；a 钻杆重量修正系数。接头连接。=1.05,接箍连接a=l.l；q一一每米钻杆重量；L一一额定孔深的钻具总长；一一冲洗液比重；2一一钻杆材料比重。在实际应用中一般采用简化公式计算Q1g=kqL （4-10）XY-4岩心钻机的最大钻进深度是1000m,孔径是53mm,q=4.5m/kg。Qd&=皿=2x4.5x1000=9xIO?Kg因此，大钩载荷是。次=9x103小。升降机的最大起重量可由公式a,=曳=以确定，在设计中升降机的滑轮mrjmri系统按有死绳滑轮系统设计，则有效钢丝绳数m=4根，在取n=0.90。从而可得升降机的最大起重量是：P=鼠=皿=21^L=25OOKg。“mr/mq4x0.9升降机的提升速度提升速度指的是卷简的缠绳速度。它包括最高缠绳速度匕叫、最低缠绳速度匕面、调速范围R、速度档数m及中间速度匕。①速度档数m由前面的设计可知，次升降机有四个速度，因此，它的速度档数m=4②最高缠绳速度匕的最高缠绳速度匕ax是根据提引器的最高上升速度确定的。Kiax= (4-11)式中 匕max一一提引器的最高上升速度，它受立根长度和操作安全的限制。不同立根长度，所容许提引器的最高上升速度如表4-1。表4-1立根长度(m) 6 9~12 15以上提引器的最高上升速度 1 1.5 2.0(m/s)在本设计中选用的立根长度是6m,则％max的大小是：Zax=W%max=4X1=4加/5XY-4岩心钻机的提升速度只有四档，则实际的最高速度是Vmax=3/3m/s。③最低缠绳速度匕加最低缠绳速度匕击是根据动力机的额定功率及大钩裁荷确定。可用下式计算；“ 102N 、Vmin (4-12)式中心 动力机额定功率，kW；7——动力机至卷简的总传动效率，一般取0.80-0.85；Qdg——大钩裁荷，Kgo则计算得最低缠绳速度为：“ 1O27V ，c102x20 ，V-=mn =4x0.85x =0.69m/sQ„, 4x2500XY-4岩心钻机的提升速度只有四档，则实际的最低速度是Km=0.82m/so（4）调速范围R当匕ax及匕in确定之后，调速范围己成定值。/?='理L=3.8 （4-13）^nin⑤中间速度匕中间速度％是通过下面的公式来确定的，匕=一%"-14）式中V” 第n个中间速度，m/s；V,——第一速速度，m/s；m——升降机的速度档数；k一一所求速度的序号。所以TOC\o"1-5"\h\zm 4%=——;——--V.=--——--0.82=1.09机/s12 14-（2-1） ；m 4匕———-——--V：=-——-0.82=1.647?//^- 14-（3-1） ；m 4匕4=——7——7・V：= -——--0.82=3.68根/s34 14-（4-1） o4.3.3升降机的抱闸的受力计算①下降制动力矩“ZD制动正在下降过程中的钻具，卷筒上除承受钻具自身的重力产生的静力矩Mj外，还必须承受钻具与升降机系统的惯性力产生的附加力矩M”。因此，制动钻具所需的制动力矩等于以上两中力矩之和，即MZD=MJ+Md (4-15)在实际计算中，一般采用下面的经验公式：Mzd=0Mj (4-16)诉 ..QdgD5而 M= -77m2(4-17)式中P一一动载荷系数，尸=1.2〜1.4,悬挂钻具时，可以看成制动安全系数；。媒一一下降钻具时，最大大钩载荷；m 有效钢丝绳数；〃一一滑轮系统效率；D,——卷筒的计算直径，按卷筒上只有一层钢丝绳计算，Dx=D+d-,D一一卷筒直径；d——钢丝绳直径。则可以计算得下降制动力矩的数值，如下：—= -x0.85=3.454xl05Nmm20m2 4 2②提升制动力矩Mzd提升钻具时，所需上午制动力矩取决与提升负荷的大小和升降机的结构类型。而XY-4岩心钻机的升降机是一个定轴轮系的提升装置，因此，提升制动力矩"zD应为：Mzd=2R9+4) (4-18)而 p分4而 Pb~~ (4-19)

所以 Mzd=2P>Lrb(4-20)式中 Ph一一升降机的最大起重量；rs一一卷筒计算半径，缠绕三层钢丝绳，4=a='(O+5d)；式中 Ds一一卷筒的计算直径;D 卷筒直径;d一一钢丝绳直径。(4-21)如果换成齿数，并考虑行星轮系的传动效率得:(4-21)式中Za 中心齿轮齿数;Zb 内齿圈齿数;7 行星轮系传动效率。计算可以得到提升钻具时的制动力矩用，：mmM7n=2Pr-Za+Zb•~=2x2500xl82.5x30+84x—=1.457xl05^mmzdq'Zh〃 84 0.85③制圈半径R和制带宽度B的关系I~M由公式H=—当一可得制圈半径R和制带宽度B的关系。通过这一个公式，如果设定一个值就能确定另一个的大小。第5章工程图的绘制总装配图的绘制总装配图见工程图1。部件图的绘制部件图见工程图2o零件图的绘制零件图见工程图3o第6章 升降机的使用与维护升降机的日常维护保养升降机的日常维护是保证安全运行的最直接、最有效的技术措施，升降机操作人员要用看、听、闻、摸的方法，对设备进行维护的岗位职责。要求操作人员通过检查电梯仪器是否正常工作、操作声音是否协调、散热器温度是否上升等，发现故障的最初迹象，以达到预防和防范的目的。电梯的日常维护操作如下。①擦拭、检查升降机外表升降机外观是可能发生事故的最重要指标，如温度波动、外壳裂缝、紧固件松动等。为此，经常保持电梯的清洁是一项非常重要的保养内容，通常要使铁的光泽看到原来的颜色，具体要求是：一：电梯的外观，应经常保持无泥土、无油污，任何零、零、零。a：吊装时，应始终保持无泥浆、无油污，各部件的相互位置，清晰可见，每次吊装时，让钻具后，必须进行一次擦拭。b：立即清除擦拭过程中发现的漏油、漏水现象，及时确定原因，如有问题,应拧紧或更换紧固件或更换有缺陷的密封圈和固定装置。c：铭牌、标志和各种文书应保持字迹清晰，表面清洁。②保持各部件的完整和紧固升降机在日常维护中，应注意及时检查、更换和调整损坏的部件；检查和紧固外部螺栓、螺母和其他紧固件。。③监听运转声响在生产过程中应注意倾听升降机各个部件的运转声响，以便从中发现碰撞、拖擦等不正常现象。在实际生产中，通常主要将传动齿轮和支撑轴承等作为监听对象。④升降机各个部件温度变化升降机各个部件的温度变化不仅与润滑不良有关，而且还与相位部件调校不当、安装位置不正确、油量过大等有关，这些都会导致散热器的温度过高。在日常维护中，应做好电梯旋转部分的温度测量工作。并尝试使用温度计，提高监测水平。⑤检查升降机的提升能力在规定的额定载荷范围内，升降平台应具有足够的提升能力，这就要求在提升钻具时，抱闸与皮带之间不能有打滑现象；在降低钻具时，卷筒应可靠地制动,并能实现瞬间制动，不跳不滑，以保证提升作业的准确性和安全性。因此，在维护检查中，应注意抱闸与皮带或滚筒的摩擦面之间的间隙是否均匀。间隙通常为0.5至2毫米，以确保空绳容易落下，不受阻挠。检查传动装置的握持机构，在升降机手柄制动牢固后，足够的制动增量力不应使偏心轮转角达到终点位置的厚边，否则应适当调整。⑥升降机的润滑升降机的电梯润滑是日常维护的最重要内容，必须遵守电梯润滑规定的期限、内容、要求，认真执行"润滑五条"。上油前应将油杯、油嘴、油口及各上油点的润滑面擦拭干净，按标准选择油品种类，保持油品质量和油具清洁。在深孔作业时，要检查水闸转子轴端轴承的润滑情况，因为轴承容易因高速、高温和润滑恶化而烧坏，导致水闸转子损坏和定滑轮的摩擦。升降机的行星齿轮和轴承在钻井过程中经常因缺油而损坏。油嘴位于齿轮箱和滑筒之间，很难加注，但还是必须按照润滑说明定期加注足够数量的油。»⑦定期对升降机进行拆检拆卸检查升降机固定网，测量张紧带（带）的磨损残余厚度和钾钉嵌入深度,要求严重磨损残余厚度＞5mm,嵌入深度＞lmm。超过规定磨损薄度的带子应更换，钾钉松动或外露的钾钉应更换并重新钾接，防止拉伤闸筒的表面。检查闸门与闸门之间的接触面积和体积，如小于有效工作面的80%,会降低夹紧力，造成制动效果，必须进行调整。保持调整可以通过调整杆件调整螺母来实现，保持在正常状态下，保持闸门上下两个三角杆应处于水平位置，并应注意杆件螺纹连接情况和检查锁紧螺母的可靠性，防止偏心力增加过多而损坏杆件。升降鼓和闸门的拉丝表面很容易被暴露的钾钉或沙子等硬物划出凹槽或拉伸，这将降低制动和保持力。。升降机的使用要求①升降机，在提升或降低钻具时，严禁同时按下提升和制动手柄，以免损坏变速箱。当使用绳筒的绳卡时，要确保绳边靠在绳筒的壁上，以尽可能地减少占用空间。。②当利用升降机配合给进油缸，“连拉带顶”处理孔内事故时，要特别注意人身和机械安全。并在强力起拔钻具的“倒杆”中，严禁把给进油缸的上顶力，转加给升降机。第7章 对升降机进行有限元分析运用CATIA进行升降机的建模利用已知的参数，建立升降机的有限元模型，建立的模型如7T所示:面面面Model.1Elements.11nts.1CaseSolution.1图7-1升降机的有限元分析模型运用CATIA中的GenerativeStructuralAnalysis分析①对升降机添加材料属性对升降机的添加金属材料，添加后的图形如7-2所示:£面2面Z面件几何体mtModel.1Elementss.1,1il.1sents.1A一CaseSolution.图7-2添加材料属性后的模型

WIT儿NodesElementsMaterialStaticRestraint.1Restraint.2StaticSolution.1]〔Sensers.Properties.Materials.1kFiniteElementModel.1施加约束在升降机轴与中心齿轮花键连接的左右两边添加支撑，如图7-3所示图WIT儿NodesElementsMaterialStaticRestraint.1Restraint.2StaticSolution.1]〔Sensers.Properties.Materials.1kFiniteElementModel.1施加约束在升降机轴与中心齿轮花键连接的左右两边添加支撑，如图7-3所示图7-3添加约束后的模型③施加载荷在升降机轴的花键的一个平面添加均布载荷，图7-4所示::PartiVonMisesStress(nodalvaluN_n20.1370.1230.1090.09570.0820.06830.05470.0410.02730.01379.15e-015OnBoundary图7-4添加载荷后的模型④分析结果

Analysisl.CATAnalysi

sMESH:EntitySizeNodes278Elements721ELEMENTTYPE:ConnectivityStatisticsTE4719(99.72%)SPIDER2(0.28%)Materials.1MaterialSteelYoungModulus2e+011N_m2PoissonRatio0.266Density7860kg_m3ThermalExpansion1.17e-005_KdegYieldStrength2.5e+008N_m2

StaticCaseBoundaryConditionsSTRUCTUREComputationSTRUCTUREComputationNumberofnodes278Numberofelements721Numberofnodes278Numberofelements721NumberofD.0.F.1170NumberofD.0.F.1170NumberofContactrelationsNumberofKinematicrelations12Numberofcoefficients2172Lineartetrahedron719NumberofContactrelationsNumberofKinematicrelations12Numberofcoefficients2172Lineartetrahedron719Smoothspider : 2RESTRAINTComputationName:Restra