10型传动链长冲程抽油机设计

型传动链长冲程抽油机设计摘要：超长冲程抽油机可实现长冲程要求。本设计采用碳纤维连续抽油杆，该材料具有密度小，弹性较好，耐腐蚀，抗疲劳性能好，活塞效应小，起下作业速度快等优点。10型传动链式超长冲程抽油机的悬点载荷为100KN，冲程为10~30m，起下速度为15~20m/min,适用碳杆规格为（30×3.0）mm,(32×4.2)mm,(35×5.0)mm。在本次设计中，主要完成了对抽油机的传动装置、夹紧装置、缠绕装置、夹持块结构、平衡装置等的设计，以及关键零部件的设计和校核。抽油机的动力由防爆绕线转子异步正反转电动机提供，通过窄V带，经由二级减速器传递至起提升作用的主动链轮。然后通过液压缸夹紧装置将碳杆压在装有夹持块链条之间，并且通过链条的转动，靠摩擦力来向上提起碳杆，通过导向盘将其缠绕在直径为1.8m的缠绕大盘上，缠绕大盘由电动机带动。本抽油机采用机械平衡方法，将平衡块装在链轮轴尾端，利用重力来实现平衡。关键词：抽油机；传动链式；超长冲程；设计；碳纤维复合材料1.1.1国内长冲程抽油机的发展现状与发展趋势油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据是否有游梁，可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。经过一百多年的实践和不断的改进创新，抽油机不管是结构形式还是在使用功能上，都产生了很大的变化。特别是近几十年来，世界对原油的需求量不断加大，对油田深度开采的能力有了更进一步的要求，在很大程度上加快了抽油机技术发展的速度，催生出多种类型。目前,国内抽油机制造厂有数十家,产品类型已多样化,但游梁式抽油机仍处于主导地位。根据公开发表的资料统计,我国现有6大类共45种新型抽油机,并且每年约有30种新型抽油机专利,十多种新试制抽油机,已形成了系列,基本满足了陆地油田开采的需要。各种新型节能游梁式抽油机如双驴头式抽油机、前置式抽油机、异相曲柄平衡抽油机、前置式气平衡抽油机、下偏杠铃系列节能抽油机和用窄V形带传动的常规抽油机等均已在全国各个油田推广应用,并取得了显著的经济效益。长冲程、低冲次的无游梁式抽油机的研制也取得了一些进展,如由胜利油田研制的无游梁链条抽油机,经过国内十几个油田稠油及丛式井的推广使用,在低冲次抽油和抽稠油方面已初见成效。此外,桁架结构的滑轮组增距式抽油机、滚筒式长冲程抽油机已在某些油田进行了工业试验;齿轮增距式长冲程抽油机的研制工作也取得了新的进展;质量轻、成本低、便于调速和调整冲程的液压抽油机经过几年的研制和工业性试采油,也积累了一定的经验。其他型式新颖的抽油机如数控抽油机、连续抽油杆抽油机、车载抽油机、磨擦式抽油机、六连杆游梁式抽油机和斜直井抽油机等也正处于不断改造和试生产过程中。然而，游梁式抽油机的缺点是不容易实现长冲程低冲次的要求，因而不能满足稠油井、深抽井和吉气井采油作业的需要。同时，长冲程低冲次的无游梁式抽油机的性能尚有待完善(如油田正在使用的链条式抽油机还存在链条寿命短、换向冲击载荷大和钢丝绳易断、导轨刚．度不足容易变形等问题)，而且品种规格还很少，不能适应当前石油工业的发展。液压抽油机至今仍处在研制阶段。国内产品介绍：无游梁增距抽油机抚顺石油机械厂肖韩明、王幼均和中国天然气总公司第八建设工程公司刘桂芳共同研究开发了无游梁增距抽油机，也成为机械无游梁增距抽油机。复合天轮式长冲程抽油机大庆石油学院机械系和大庆采油三厂共同研制了LCYJ10-8-105HB型复合天轮长冲程抽油机，是一种既满足大排量抽油机，又能进行环空测试抽油机。1.1.2国外长冲程抽油机的发展现状与发展趋势增大冲程游梁抽油机冲程倍增抽油机美国研制了Kincaid冲程倍增抽油机,也称为低矮型抽油机。当游梁前端从下死点运动到上死点时,行程为0.685m,此外驴头在杠杆作用下,还可绕自己的支点旋转90°,驴头转动行程也为0.685m,抽油机的实际冲程为1.37m,冲程增加1倍。该抽油机具有以下特点:采用常规抽油机的电动机和胶带传动,API标准齿轮减速器,抽油机外形尺寸较小,适用于城市居民区和有喷灌系统的农田地区抽油,抽油机体积小、重量轻,运输费用低,抽油杆柱运动特性与常规抽油机一样。目前有114-113-54型和160-173-54型两种规格,已经成批生产。已有100多台抽油机在油田进行抽油作业,提高了石油产量。该抽油机主要用于下泵深度为1067~2478m,石油产量为5~15m3／d。英国增大冲程游梁抽油机英国研制的增大冲程游梁抽油机利用游梁摆动和驴头本身转动来实现增大冲程、提高油井的石油产量。该抽油机具有以下特点?采用电动机胶带传动,异相曲柄结构,使抽油机得到更精确的平衡效果,采用标准齿轮减速器,连杆、横梁机构驱动游梁,驴头可绕游梁前端上的支点转动,在驴头上有一个小滚筒,上面缠绕着钢丝绳,钢丝绳的一端固定在滚筒上,另一端固定在抽油机底座上,当游梁向上摆动时,悬点有一个行程,与此同时,由于游梁摆动,钢绳拉动滚筒转动,使驴头本身也转动一定角度,又增加了一个行程,抽油机实际冲程长度是两个行程之和。该抽油机适合开采稠油。俄罗斯增大冲程游梁抽油机全俄石油机械设计研究院研制了一种特殊结构的增大冲程游梁抽油机,把游梁支座改成为一个弧面钢带,在支架上有一个上固定点,在游梁上有一个下转动点,可使游梁在摆动过程中,支点还可以向上或向下运动一个附加行程,抽油机实际冲程长度为游梁摆动行程与支点上下运动行程之和。例如,当驴头上下移动行程为3m时,支点上下运动行程为1m,抽油机实际冲程长度为4m。该抽油机采用电动机、胶带、减速器、曲柄、连杆机构驱动游梁。游头抽油机美国Lufkin公司近几年研究开发了游头抽油机,是一种低矮型抽油机,具有以下特点：（1）把驴头与游梁组合成游头,游头可绕支点转动90°角,利用大转角增大抽油机的冲程长度。（2）游头由电动机、异相曲柄、连杆机构驱动,抽油杆柱近似简谐运动。（3）异相曲柄可使抽油机得到较好的平衡效果。（4）抽油机在上冲程时,曲柄转角为190°；下冲程时为170°,改善了抽油机载荷条件,提高了抽油机、抽油杆和抽油泵的使用寿命。（5）与同级常规抽油机相比较,该抽油机的悬点载荷与减速器扭矩均较小。（6）节约电力消耗,抽油机运行经济,采油成本较低。（7）劝抽油机外形尺寸低矮,抽油机运动的最高高度不超过2.6m,适用于城市地区或有喷淋灌溉农田系统的地区抽油,不影响城市美化,不需要把喷管提高或进行弯曲。（8）由于抽油总体矮小,所以抽油机可在总装条件下进行运输,节约拆装时间与费用。目前,共有十二种规格游头抽油机,悬点最大载荷60.3~111.5KN,冲程长度0.914~2.18m。已有200多台在油田进行采油作业,取得了较好的使用效果和经济效益。美国增大冲程无游梁抽油机美国研制的Lowjack增大冲程无游梁抽油机也是一种低矮型抽油机。采用双连杆机构代替抽油机的游梁,应用类似于石油钻机天车与游车式的复滑轮系统,增大抽油机的冲程长度。油井的载荷由钢绳承担,滑轮载荷只有油井载荷的40%,轴承载荷是油井载荷的50%。该抽油机还具有节能特点,与常规抽油机相比较,该抽油机可节约能耗达20%。该抽油机符合美国API标准,目前有228、160、114系列产品。长冲程无游梁抽油机美国ROTAFLEX长冲程低冲次抽油机美国ROTAFLEX长冲程低冲次抽油机结构见图1。具有以下结构特点;(1)立式结构,采用链条和胶带传动方式,胶带的一端通过悬绳器与光杆联接,另一端通过带拉杆与平衡重联接,胶带中间挂在胶带滚筒上面。(2)由电动机通过三角胶带、减速器后驱动主动链轮旋转,带动平衡重上下运动,实现抽油杆上下往复运动抽油。(3)平衡重可根据油井实际载荷情况进行调节,可以达到较精确的平衡效果。(4)抽油机占地面积较小,适用于丛式井抽油。该抽油机的优点;(1)胶带传动柔性好,可减少抽油机、抽油杆和抽油泵的振动载荷、峰值载荷,提高抽油机、抽油杆和抽油泵的使用寿命。抽油机运转平稳、使用安全可靠。(2)胶带使用寿命可达10年以上。(3)采用机械驱动,制造和使用简单方便。(4)抽油机冲程长度与冲次可调节,能够最大限度地满足抽油工艺的需要,与油井工况参数匹配更合理、抽油效率高、节约能耗,因而抽油成本较低。(5)抽油机冲程长、冲次低,抽油泵的充满系数与排量系数均较高,适合稠油井采油。法国Mape长冲程无游梁液压抽油机法国Mape公司生产的长冲程无游梁液压抽油机结构见图2。目前有六种规格产品,悬点最大载荷为34.23~195.64KN,冲程长度为10m,最大冲次为5min-1。Mape公司长冲程无游梁液压抽油机适用于开采稠油或高气油比石油;适用于定向井、丛式井、水平井、斜井、双井平衡抽油以及深井抽油；适用于油田蒸汽吞吐采油和水驱采油%该抽油机还可以用于起下抽油杆和油管,不需要修井机进行作业；在进行抽油作业时,可近距离或远距离遥控调节抽油机的冲程长度与冲次,还可以调节上冲程或下冲程的运动速度,以满足油井抽油的需要。法国Mape公司长冲程无游梁液压抽油机具有以下结构特点:(1)采用电动机驱动液压泵,产生一定的液压与排量,再驱动液压马达,带动滚筒旋转,使抽油杆和平衡重作往复运动,通过液压控制系统自动改变电动机的旋转方向，实现上、下冲程运动。(2)在滚筒上缠绕着钢丝绳,钢丝绳的一端通过悬绳器与光杆联接,另一端与可调节的平衡重联接,光杆上行,平衡重下行,反之则相反。（3）根据油井工况需要,抽油机冲程长度和冲次均可进行调节。目前,该抽油机有以下六种规格型（1）H60-77-0／394型；（2）H100-110-0／394型；（3）H175-150-0／394型；（4）H240-220-0／394型；（5）H360-309-0／394型；（6）H610-440-0／394型；。在上述型号中,H代表长冲程无游梁液压抽油机。Dynovation公司长冲程无游梁丛式井抽油机Dynovation设计公司研制了长冲程无游梁丛式井抽油机,其结构方案见图3。在两口油井的支架上各装有一个导向链轮,用一条链条联接两油井的光杆。在两支架之间有一个主动链轮,利用发动机经三角胶带减速后驱动齿轮减速器,再驱动主动链轮=主动链轮进行周期性正反转,通过链条带动两口油井光杆上下运动,进行抽油。该抽油机最大下泵深度4200m,最大丛式井斜角为65°,两口油井距离为1.2~6.1m,最大冲程长度为24m。该抽油机具有以下七个特点:(1))长冲程无游梁丛式井抽油机可以节约更多的动力消耗,因为两口油井相互平衡,不需要更大功率就可实现往复运动抽油,所以可大幅度降低采油成本,提高抽油机运行经济性。实践证明,该丛式井抽油机能充分发挥抽油机效能,加倍开采石油。(2)抽油机冲程长、冲次低,改善了抽油机受力条件,抽油机运转平稳、使用安全可靠,抽油效率高,还提高抽油机、抽油杆和抽油泵的使用寿命,延长检泵周期。(3)安装抽油机很方便,不需要对井口进行改装,也不需要特殊的地基与基础。(4)该抽油机在抽油作业时,由于冲程长、冲次低,大大改善了抽油泵的工作条件,提高了抽油泵的充满系数与排量系数,提高抽油效率,提高石油产量。(5)由于该丛式井抽油机采用双井载荷平衡,所以在设计上必须确保两口油井载荷相等一般可通过改变抽油杆直径、材料、下泵深度、抽油泵直径,使两口油井载荷相等。(6)两口油井用一台抽油机同时抽油,不仅减少一台抽油机,而且还取消了抽油机的平衡系统,使抽油机本身的体积小、重量轻、制造装配简单方便、成本低,设备投资费用较少,安装与运输费用也较低,具有更好的抽油机技术经济指标。(7)抽油机结构比较简单,便于实现油井自动化开采石油,维护保养简单方便,有利于油田开发与设备管理工作。美国长冲程无游梁链条传动抽油机美国NSCO公司研制了长冲程无游梁链条传动抽油机,其结构简图见图4。该抽油机最大冲程长度为27.43,冲次为3min-1,长×宽×高为2.13m×0.91m×1.22m,是一种低矮型卧式长冲程无游梁抽油机。该抽油机具有以下特点:(1)采用电动机、三角胶带、减速器驱动仿锤形滚筒,滚筒上缠着链条,链条的一端与井口光杆联接,另一端与套管中的平衡重联接。在井口和平衡重套管的上面,均设有一个导向链轮,并使链条与井口和套管对中。(2)采用高强度链条,在一个仿锤形滚筒上交替地缠上或放开,完成抽油杆上下运动。(3)抽油机设有四连杆结构,悬点运动几乎全是恒速运动,提高抽油泵效率、节约电力消耗和延长抽油设备的使用寿命。(4)冲程长27.43m,是一种超长冲程抽油机。平衡重置于地下套管之中,占地面积较小。(5)抽油机所有部件均置于封闭式护罩之内,防止外界风砂干扰和侵人,适用于沙漠油田开采石油。井口上安装着专门设计的密封装置。(6)采用微机监控抽油机和抽油系统的正常运行,可确定每一个冲程换向时电动机的断电时间,能自动改变电动机的工作旋转方向,并且通过一个良好的启动系统使电动机正常启动。(7)在正常抽油过程中,各种工作参数均可在控制板上显示如果插入一个绘图机,还可以绘出示功图,不影响抽油机正常抽油作业,也不影响石油产量。美国长冲程无游梁液压抽油机美国WGCO研制了长冲程无游梁液压抽油机,其结构方案见图5。抽油机的优点:(1)国外石油机为整体式低矮型结构,外形尺寸较小,适用于城市居民区或水利喷灌地区采油。该抽油机可以整体运输,不需要拆装。(2)抽油机冲程较长,可以提高抽油泵的充满系数和排量系数,提高泵效、增加石油产量。抽油机运转平稳、动载荷较小,有利于提高抽油机和抽油系统的使用寿命,延长修理期。(3)抽油机悬点运动几乎全是等速运动,抽油机和抽油系统的附加载荷较小,有利于提高使用寿命,噪音较小。(4)采用液压驱动系统,可以降低采油成本,提高采油经济效益。(5)由于冲程较长,可以减少抽油杆与油管之间的磨损以及抽油泵的机械磨损,提高井下设备的使用寿命。(6)抽油机在进行正常抽油作业时,与井口对准。如欲修井,可将抽油机移开井口,修完井之后,又可以复位进行正常抽油作业。抽油机结构特点(1)液压系统采用147KW;电动机驱动一台液压泵,产生一定的液压与排量,用于驱动装在减速器上的六个液压马达。该驱动系统为密封式结构,装有处理直径为3um颗粒的过滤器,使用寿命长达40000h。在系统设计方面,所有摩擦副和轴承的寿命均在40000h以上。(2)减速器装有液压释放和停止刹车装置。滚筒上有一个肖氏B硬度为280、并带有绳槽的聚胺脂橡胶的外表面,由两边的减速器驱动滚筒转动,将载荷均匀地传给机架。(3)用改进型11／8inIWRC高强度钢丝绳联接抽油杆、平衡重,钢丝绳结构为6×41,根据Drucker和Tachau《钢丝绳的新设计标准》选择的。预计使用载荷次数为75万次,约6个月。平衡重是由外径为610m、长度为9.45m的套管制成,套管内装满BaSO4,作用力为105KN,下 入长45.75m的φ762mm套管内。为了防止平衡重与套管发生偏磨现象,在平衡重的上、下端均装有4个导轮,每个导轮均由上面黄油嘴注黄油进行润滑。(4)抽油机的机架由两个工字钢和两个支承辊组成,在修井时机架可移离井口,修好后又可复位进行抽油作业。(5)φ44.45mm抽油泵配用86号抽油杆柱,总长为3048m。采用高强材料的抽油杆,在抽油杆的上部装有导向器。(6)杆式抽油泵中φ44.45mm,采用API阀组件,柱塞长2.13M,径向隙为0.177mm。通过对国外各类长冲程抽油机进行分析研究后，得出以下三点有关长冲程抽油机技术发展方向：（1）增大冲程游梁抽油机是常规游梁抽油机的发展方向?由于增大冲程游梁抽油机具有提高采油效率、增加石油产量、降低采油成本等优点,所以是常规游梁抽油机的发展方向。（2）增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向?增大冲程游梁抽油机是在游梁抽油机的基础上,增加了增大冲程机构,仍然保留着游梁抽油机的某些缺点,各种技术经济指标不可能有显著的改善和提高。增大冲程无游梁抽油机彻底摆脱了游梁抽油机某些缺点,具有更好的技术经济指标,可大幅度地提高抽油机运动特性、动力特性与平衡特性,所以增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向。（3）长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油机的发展方向?与增大冲程抽油机?增大冲程游梁抽油机和增大冲程无游梁抽油机#相比较,长冲程无游梁抽油机适应现代采油工艺发展的需要,技术经济指标先进,显著地提高了抽油机的运动特性、动力特性和平衡特性,不需要增大冲程机构,传动效率较高,杆件受力较好,而且还可以实现超长冲程抽油,例如冲程长度可达15-30,这种冲程是增大冲程抽油机无法实现的,所以长冲程无游梁抽油机优越于增大冲程抽油机。为此,长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油机的发展方向。总之世界长冲程抽油机将会有很大的技术发展，其数量将会大幅度的增加，长冲程机构将更简单、有效，寿命更长。碳纤维复合材料简介碳纤维复合材料连续抽油杆的外形呈带状，横截面为矩形（通常的尺寸为36.83mm×5.38mm），长度可达915m以上，中间没有接箍，仅两端各有一个刚接头，可缠绕到直径为3.05m，宽为0.15m的滚筒上。它具有密度小，弹性较好，耐腐蚀，抗疲劳性能好，活塞效应小，起下作业速度快等优点；同时存在两端部与刚接头连接部位的疲劳强度较低，最大工作温度仅为60℃，不能受压缩应力，不耐磨和价格较贵的缺点。合理利用碳纤维复合材料连续抽油杆，可达到增产，节电，延长检泵周期，降低采油成本的目的。它扩大了有杆泵抽油系统的应用范围，可用于高含水油井，深井，超深井和腐蚀井的原油开采具有广阔的应用前景。为了克服普通刚抽油杆质量大，耗能高，失效频繁，活塞效应大，起下作业速度慢，易磨损的缺点，美国利用独特的航空航天设计和材料技术，经过10多年的努力，于20世纪90年代初研制成功碳纤维复合材料连续抽油杆，专用的油井作业设备和碳纤维复合材料连续抽油杆和钢质抽油杆的混合抽油杆柱设计软件，并进行了矿场试验。试验结果表明：碳纤维复合材料连续抽油杆是一种很有发展前途的特种抽油杆。CFRPC抽油杆的结构碳纤维符合材料或称碳纤维增强塑料连续抽油杆（CarbonFibreReinforcedPlasticContinuousSuckerRod）简称为CFRPC抽油杆，呈带状，可缠绕到缠绕大盘上（见图1-4），它的横截面为矩形。增强材料：心部为碳纤维；上下表面覆盖玻璃纤维布，以提高CFRPC抽油杆的横向强度；左右两侧面和棱角覆盖劳纶纤维布或玻璃纤维布，以提高抽油杆的耐磨性能。基体为乙烯树脂，采用拉挤工艺生产。图1-4缠绕大盘转轴;2—支承环;3—滚筒;4—CFRPC抽油杆CFRPC抽油杆两断部的连接结构（见图1-5），其两表面上各帖一条用纤维复合材料做的加强带，并打3个螺钉孔。刚接头的一端符合API抽油杆规范以便和刚抽油杆，抽油光杆相连接；另一端开一个槽，有3个内螺纹孔。将CFRPC抽油杆的端部插入，钢接头的槽中用3个螺钉固定。CFRPC抽油杆的端部连接结构1—CFRPC抽油杆;2—加强带;3—螺钉;4—钢接头当今有一些油厂采用CFRPC抽油杆油井作业设备（见图1-6）图1-6抽油杆作业车1—滚筒;2—导向器;3—CFRPC抽油杆;4—载车;5—马达;6—减速器;7—链条;8—吊杆;9—钢丝绳;10—卡瓦;11—千斤1991年5月至1995年11月美国在33口抽油井使用了CFRPC抽油杆，平均泵挂深度为1444m，平均泵径为50.5m，7口井的平均冲数为10.5min-1，平均地面冲程为3.94m，CFRPC抽油杆的长度占整个抽油杆柱长度的平均比例为56.8%,井底的平均温度为42.7℃，井液平均含水88.8℃，平均日产液91.7t。其中有一口井正常运行了4年，另一口含H2S的井正常运行了3年，还有几口井也连续运行了3年多。这33口井在4年半的矿场试验中工作业45井次，最主要的失效形式是刚接头疲劳断裂和CFRPC抽油杆端部连接部件失效，其次是由于CFRPC抽油杆受压应力引起失效。试验结果表明：CFRPC抽油杆具有足够的抗资劳强度，可以达到增产和节电的目的，可用于原油生产。1.2.2碳纤维复合材料连续抽油杆的性能特点及应用前景碳纤维复合材料连续抽油杆的性能特点及应用前景碳纤维复合材料连续抽油杆的性能特点及应用前景碳纤维复合材料连续抽油杆的性能特点及应用前景（1）优点：①密度小，可以降低光杆载荷和减速器的扭矩，节电。CFRPC抽油杆的密度为1.59g/cm3，约为钢抽油杆的五分之一。CFRPC抽油杆刚抽油杆的混合抽油杆柱的质量比刚抽油柱轻50%以上，因此，可以大大降低光杆载荷和减速器的纽矩，达到节电的目的。可使抽油杆的型号降低1—2个规格，减少设备投资。②弹性好，优化设计混合抽油杆柱，可以增加原油产量。CFRPC抽油杆的弹性模量E＝1.16×105Mpa，利用混合抽油杆柱设计软件，优化设计抽油系统，可实现超冲程，增加原油产量。③耐腐蚀，延长了检泵周期。④降低了抽油杆的失效频率和活塞效应。CFRPC抽油杆的中间没有接箍，减少了接箍引起的失效和活塞效应。⑤CFRPC抽油杆与油管的摩擦力较小，降低了油管的磨损和光杆载荷。⑥抽油杆起下作业速度快，减轻作业工人的劳动强度。混合抽油杆柱的起下作业速度约比钢抽油杆柱快60%。⑦扩大了有杆泵抽油系统的应用范围。利用美国普通的640型抽油机和抽油泵，泵挂深度为1493m，利用CFRPC抽油杆，通过优化设计，日产液可达191t，因此可部分代替电潜泵，用于大泵强采。此外，CFRPC抽油杆还可用于深井，超深井和腐蚀井。（2）缺点：①CFRPC抽油杆的两端部与钢接头连接部件的疲劳强度较低，是薄弱环节。②目前最高工作温度仅为60℃。③不能承受压应力，耐磨性能较差。④价格较贵，美国CFRPC抽油杆的价格接近22.2mm玻璃钢抽油杆，比22.2mm抽油杆贵1倍。（3）应用前景：CFRPC抽油杆适用于高含水油井，深井，超深井和腐蚀井的原油开采。目前我国约有抽油井8万口，原油平均含水在80%以上，泵挂深度2021m以上深的井数占井数的15%以上，腐蚀井的井数也占总井数的15%以上。因此，CFRPC抽油杆在我国有广阔的应用前景。2抽油机起升装置电动机的选择2.1电动机的选择2.1.1起升功率的计算悬点载荷：Fmax=100KN起下速度：V=15—20m/min=（14~13）m则起升功率为：Pw=Fmax×V=100×(14~13)Kw=(25~33.3)Kw即最大起升功率：Pw=33.3Kw2.1.2选择传动方案如下图2-1所示：图2-1传动装置运动简图这一功率由电动机带动减速器来实现，则由电动机至传动链的传动总效率为aη，即有：ηa=η1×××η4×η5其中，η1η2η3η4η5分别为每一传动副的传动效率，分别为：带传动：η1=0.95滚动轴承：η2=0.98齿轮传动：η3=0.97（齿轮精度为8级，不包括轴承效率）联轴器：η4=0.99（凸缘联轴器）链传动：η5=0.91则有ηa=η1×××η4×η5=0.95×0.984×0.972×0.99×0.91=0.743所以Pd=Pwηa确定电动机转速根据所选链及链轮可确定主动齿轮轴的工作转速为：n=1000vzp==23.159r／按表推荐的传动比的合理范围。取V带传动的传动比：i1=2~4二级圆柱齿轮减速器的传动比：i2=8~40则传动比的合理范围为：ia=16~160故电动机转速的可取范围为；Nd=ia×n=(16~160)×23.159=(370.544~3705.44)r/min型号额定功率（Kw）电压(V)电流(A)同步转速(r／min)效率(%)功率因数cosφYB2-280M-655380104.8100092.80.862.4由于动作过程中电动机需要经常改变方向，所以需要选择可以反转的电动机，根据容量和转速，选择“YB2系列隔爆型三相异步电动机”。其主要性能如表2-1：2.2传动参数的计算2.2.1计算总传动比YBD-280M-6型电动机总传动比：ia=1000分配传动装置传动比由公式:ia=i0×i式中i0,i分别为带传动和减速器的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不至于过大，故初取：i0=3.0则减速器传动比为:i=iai02.2.2分配减速器的各级传动比按展开式布置，考虑润滑条件，两极大齿轮应有近似的浸油深度(即使两个大齿轮直径相近)，可由《机械设计课程指导书》图12展开式曲线查得有i1=4.5,则i2=i／i1=14.393／4.5=3.2传动装置各轴的运动及运动参数为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速及转矩（或功率），将传动装置各轴有高速至低速依次定为：Ⅰ轴，Ⅱ轴，Ⅲ轴，Ⅳ轴。i为相邻轴间的传动比；η为相邻两轴间的传动效率；P为相邻的输入功率（kw）T为各轴的输入转矩（Nm）n为各轴的转速。则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到个轴的运动和动力参数：各轴转速(1)n0电动机同步转速i0电动机至Ⅰ轴的传动比Ⅰ轴：nⅠ=n0／i0=1000／3=333.33r／minⅡ轴：nⅡ=nⅠ／i1=333.33／4.5=74.1r／minⅢ轴：nⅢ=nⅡ／i2=74.1／3.2=23.156r／minⅣ轴：nⅣ=nⅢ=23.156r／min(2)各轴输入功率：Pd=44.82KwⅠ轴：PⅠ=Pd×η01=44.82×0.95=42.579kwⅡ轴：PⅡ=PⅠ×η12=42.579×0.98×0.97=40.476kwⅢ轴：PⅢ=PⅡ×η23=40.476×0.98×0.97=38.476kwⅣ轴：PⅣ=PⅢ=38.476kw(3)各轴输入转矩：Td=9550(Pd／n0)=9550×(44.82/1000)=428.03N·mⅠ轴：TⅠ=9550(P1／nⅡ)=9550×(42.579／333.33)=1219.90N·mⅡ轴：TⅡ=9550(PⅡ／nⅡ)=9550×(40.476／74.1)=5216.54N·mⅢ轴：TⅢ=9550(PⅢ×nⅢ)=9550×(38.476／23.156)=15867.04N·mⅣ轴：TⅣ=TⅢ=15867.04N·m数据归纳为下表2-2表2-2转动装置各轴运动参数名称输入功率P(KW)输入转矩T(Nm)转速N(r/min)传动比i效率η电动机44.82428.0310003.00.95Ⅰ轴42.5791219.90333.334.50.95Ⅱ轴40.4765216.5474.13.20.95Ⅲ轴38.47615867.0423.1561.00.95IV轴38.47615867.0423.1563传动装置的设计3.1带传动的设计已知电动机的型号为YB2-280M-6额定功率：55KW同步转速n0:1000r/min带传动比i：3.0一天运转时间：24小时3.1.1确定计算功率查表有KA=1.4计算功率为：Pca=KAP=1.4×55=77kw3.1.2选取V带的带型根据Pca和小带轮转速n0确定用窄V带带型。由于窄V带能承受较大的预紧力，故根据《机械设计》第七版图8-9选用SPB型窄V带。由《机械设计》表8-3和表8-7取主动轮基准直径为dd1=200mm则dd2=i0·dd1=3.0×200=600mm3.1.3验算V带的速度由公式v=πdd1n1／(60×1000)==10.47因为带速在5—30m/s范围内，带速合适。根据公式0.7(dd1＋dd2)≤a0≤2(dd1＋dd2)有0.7(200＋600)≤a0≤2(200＋600)即560≤a0≤1600初取a0=1000mm由公式Ld0=2a0+(dd1+dd2)+(dd1－dd2)2／4a0Ld0=2×1000+3.142(200+600)+(200－600)2／(4取带的基准长度Ld=3550mm计算实际中心距aa≈a0－(Ld－Ld0)／2=1000+(3550－3296)／2=1127mm考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要，带给出的中心距的变动范围amin=a－0.015Ld=1127－0.015×3550=1073.75mmamax=a＋0.03Ld=1127＋0.03×3550=1233.5mm3.1.5验算小带轮包角αa1≈180°-(dd2－dd1)=180°-(600－200)=159.66°a1﹥90°则主动轮上的包角合适。3.1.6计算V带根数z=Pca／Pr=Pca／(P0+△P0)KaKL根据n1=1000r／min,dd1=200mm,查《机械设计》第七版表8-4c和表8-4d得P0=8.97△P0=0.83根据a0=159.66°，查表，得：Ka=0.95根据dL=3550mm，查表，得：KL=0.99则将上述数据代入可得，Z=77[(8.97+0.83)(0.95×0.99)]=8.35取整值Z=9根3.2带轮的设计3.2.1计算预紧力F0F0=500Pcazv()查表得q=0.020Kg／m则F0=()＋0.020=697.87N应使带的实际初拉力F＞F对于新安装的V带，初拉力为1.5F0，运转后为1.33.2.2作用在轴上的压轴力FFP=2ZF0sina12=[2×3.2.3带轮宽度B=(Z－1)e＋2f=8×19＋2×12.5=177mmdd1=200mm,d带轮用铸造的方法制造，选用钢材HT=1003.3齿轮传动的设计3.3.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数（1）一般抽油机齿轮传动采用双圆弧齿轮传动；（2）选用齿轮精度等级为8-8-7JB4021-85；（3）选择齿轮材料小齿轮材料：37SiMn2MoV，调质，HB1=280~310。大齿轮材料：ZG35SiMn，调质，HB2=240~270。用硬度下限值查《抽油机》（石油工业出版社）图5-12和图5-18，取调质合金钢区域图的中间值得疲劳极限小齿轮大齿轮σHim1=870N／mm2σHim1=805N／mm2σFim1=520N／mm2σFim1=500N／mm23.3.2初步确定主要传动啮合参数⑴高速级（人字形齿轮）已知iH=4.5，初选Z1=18则Z2=iHZ2=4.5×18=81μ==4.5暂取β=30°,ψa=0.25,则半齿宽上的轴向重合度为εβ=ψa(Z1+Z2)tanβ／2π=0.25×(18+81)tan30º／2π=2.27△ε在推荐范围内，故取εβ=2.27，με=2，△ε=0.27按《抽油机》接触疲劳强度设计式（5-11）初定模数：mn≧[T1KAKVK1KHZ／﹙2με+K△ε﹚]1／3﹙ZEZμZβZα／ZLσHP﹚1／2.19对分流式布置的人字形齿轮，按单侧斜齿传递一半扭矩计算，取小齿轮Z1的名义转矩为T1=0.5[T]／iη=0.5×15.87×106／14.393×0.886=622245.67N其中[T]为输出轴转矩，i为减速器的总传动比，η为减速器的总传动效率。ψd=ψa(μ＋1)／2=0.25(4.5＋1)查《抽油机》图5-7，=0.72时，K1=1.09（非对称布置，轴刚性小）取KA=1.5,暂取K按齿轮Ⅲ组精度为7级，取KHZ由《抽油机》图5-8，当Δε=0.297，β=30º时，查得=0.17由《抽油机》表5-4得ZE=31.27(N／mm由《抽油机》图5-9，按u=4.556，查得Zu=1.058由《抽油机》图5-10，按β=30º，查得=0.665。暂取=1，ZL=1，ZV=1取ZN=1,S则σHP1==870×1×1×1／1.3=669.2N／mmσHP2==805×1×1×1／1.3=619.2N／mmm≥﹙·﹙=4.044mm取第一系列标准模数，mn初定主要传动参数：A===285.788mm取中心距A=300mmcosβ则β=34.41º=34º25′d1=mnZ1／cosβ=5b=πmn／sinβ=﹙2.297×3.14×5﹚／sin34.41º=63.82mm取b=64﹙单侧齿宽﹚低速级（人字齿轮）低速级传动比il＝i／ih=14.393初选Z3=30，则Z4=il则μ=96／30=3.2暂取β＝26º，ψa=0.24,=ψa﹙Z3＋Z4﹚tanβ／2=0.24×﹙30＋95﹚tan26º／2π=2.33Δε在推荐范围内，故取=2.33,=2T2=0.5×15.87×106／3.2×0.95=2610197.37Nψd=0.24×﹙3.2＋1﹚／由《抽油机》图5-7按ψd=0.5和β=26º，查得KL=1.0625（非对称布置，轴刚性小）由《抽油机》图5-9,按u=3.167查得=1.077由《抽油机》图5-10，按β=26º查得=0.6224由《抽油机》图5-8，按Δε=0.33查得=0.20代入接触强度设计式初定模数:m≥﹙·﹙=5.099mm取标准模数，mn初定主要传动参数：A===417.226mm中心距取整得A=420mmcosβ则β=26.77º=26º46′d3=mnZ3／cosβ=6b=πmn／sinβ=﹙2.33×3.14×6﹚／sin26.77º=97.5mm取b=97﹙半人字齿宽﹚3.3.3校核齿根弯曲疲劳强度按《齿轮传动设计手册》表4-10计算齿根弯曲疲劳应力σF=(T1KAKVKL实际总传动比i=ih·il=3.2考虑到两侧齿轮对中性的加工误差，故在校核计算时，单侧齿轮名义转矩按0.6T1T1=0.6[T]／iη=0.6×15.87×106／14.4×0.886=746331.83N小齿轮转速n1=23.159×14.4=333.49r／V=πn1d1／60×1000=π109×333.49／60×由《齿轮传动设计手册》图4-9,7级精度，得KV=1.03Ψd=b／d1由《齿轮传动设计手册》图4-10，按非对称布置，轴刚性小查得kl=1.075（软齿面）实际重合度=bsinβ／πm=64×sin34.41º／π×5=2.30由Δε=0.27和β=34.41°从《齿轮传动设计手册》图4-11查得=0.17取KA=1.5，K由《齿轮传动设计手册》式4-12得Yu=(u+1u)由《齿轮传动设计手册》表4-14查得YE=2.076(MPa)由《齿轮传动设计手册》式4-12得=()0.14=0.264zv1=z1／=18／0.8253zv2=z2／=81／0.8253按ZV1，ZV2由《齿轮传动设计手册》图YF1=2.03，Y由《齿轮传动设计手册》图4-14查得齿端系数YEndσF1=()0.86·(2.076×1.028×0.264×2.03×1.31／18×52.58)=183.69N／σF2=σF1YF2YF1由《齿轮传动设计手册》图4-18查得YN由《齿轮传动设计手册》图4-21查得YXSF1===2.72＞SFlim=1.8SF2===2.90＞SFlim=1.8SFlim弯曲强度的最小安全系数，取值范围为SFlim≥1.6~1.8，要求一般可靠度时取下限值，高可靠度时取上限值。3.3.4校核齿面接触疲劳强度用校核式计算齿面疲劳应力：,KA,KV,kl,KHZ,ZE由=()0.27算得=0.698由zv1=32.056，zv2=144.252及从《齿轮传动设计手册》图4-12查得=0.9975，=0.967，则=0.5（）=0.5（0.9975+0.967）= 0.98225σH=()0.73·=458.32N／mm2由《齿轮传动设计手册》图4-19，采用200号极压工业齿轮油润滑，当v50º=200mm2／s,vg=v／tanβ=1.903／tan34.41º=2.778m／由《齿轮传动设计手册》图4-20,按vg=2.778m／s查得ZV则SH1=σHlim1ZLZVZN／σH=870×1SH1=σHlim2ZLZVZN／σH=805×1安全。由计算可知，小齿轮的接触疲劳强度比大齿轮高。3.3.5承载能力计算（高速级）（1）由许用接触应力决定承载能力取SHlimSHP1=σHlim1ZLZVZN／SHlim=870×1SHP2=σHlim1ZLZVZN／SHlim=805×T1=mn3·()1／53·()1／0.73=1034.6N·m则换算到输出轴的承载能力为T3=T1iη／0.6=1034.6×0.904×14.393／0.6=22.4KN（2）由许用弯曲应力决定的承载能力取SFlimσFP1=σFlim1YNYX／SFlim=520×σFP2=σFlim2YNYX／SFlim=500×=×53×（）1／0.86=1118426N·mm=1118.4N·m则换算到输出轴的承载能力为T3=T1iη／0.6=1118.4×0.904×14.393／0.6=22.4KN=24.3KN·m3.3.6低速级齿轮疲劳强度校核计算过程从略，仅给出结果。（1）齿面接触疲劳强度校核SH3SH4=1.608=1.3安全。（2）齿根弯曲疲劳强度校核SF3SF4安全。3.3.7主要参数几何尺寸计算表3-1齿轮几何参数汇总表名称高速级低速级计算式齿数ZZ1=18Z2=81=30=96模数=5mm=5mm当量模数=6.002mm=6.74mm=螺旋角ββ=34.41ºβ=26.77º传动比ii=4.5I=3.2分度圆直径d=109.09mm=490.90mm=201.61mm=645.15mmd=Z／中心距AA=300mmA=423A=(+)齿顶圆直径=119.09mm=500.90mm=213.61mm=657.15mm=d+2齿根圆直径=96.59mm=478.40mm=186.61mm=630.15mm=d-2齿宽b3.4轴的设计根据工作条件，初选轴的材料为40Cr，调制处理，按照扭矩强度法进行最小直径估计，既。初算轴径时，若最小轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。对直径d＞100mm的轴，有一个键槽时，轴径增大3%；有两个键槽时轴径增大7%。对直径d≦100mm的轴，有一个键槽，轴径增大5%~7%；有两个键槽时，应增大10%~15%。3.4.1Ⅰ轴的设计及相关键的设计（1）高速轴的材料选用40Cr调质，硬度241~286HBS。查《机械设计》（第八版）表15-3得A0=100，由前面的计算知=42.579，=333.33，则≧100=50.36mm因为高速轴为外伸轴，且最小轴径处需要安装带轮，需开一键槽，=(1+7%)=50.36×1.07=53.89mm,取=55mm由此依次设计Ⅰ轴的轴径（由带轮端向箱体内）为60mm—70mm—80mm—齿轮轴—80mm—70mm。（2）装带轮的轮毂设计取毂长为L1'=(1.5~2)d1=(1.5~2)(4)轴上键的设计查《机械零件手册》取键长L=100mm，采用圆头普通平键A型，并得键的尺寸为b×h=18×11mm，轴槽深度t=mm，轮毂深度t1由于齿轮轴的直径与齿轮的分度圆直径相差不大，所以将齿轮与轴做成一体，称之为齿轮轴。3.4.2Ⅱ轴的设计及相关键的设计（1）Ⅱ轴材料选用40Cr调质，硬度241~286HBS查《机械设计》（第八版）表15-3得得A0=108，由前面的计算知=40.476，=74.1，则≧108=88.28mm因为中间轴最小直径处安装滚动轴承，故取标准值d2min=90mm,则Ⅱ轴轴径依次为90mm—95mm—100mm—130mm—96mm—90mm

论大学生写作能力写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。”对于大学生的写作能力应包含什么，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何