大功率钻井往复泵齿轮传动系统设计

发布时间：2017-05-12 17:08

  本文关键词：大功率钻井往复泵齿轮传动系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮传动系统是石油钻井往复泵最核心的动力机构,其性能的优劣直接影响到泵的性能和使用寿命。石油消耗不断攀升,石油供需矛盾日益严峻,石油开采不得不由浅井向深井甚至超深井发展。大功率钻井往复泵是深井石油开采所需的关键设备。大功率齿轮传动系统已经成为钻井往复泵的一个重要研究内容。 本文在往复泵传动系统总体方案选择时,根据曲轴实际受力情况可知,扭矩对其的破坏作用明显大于弯矩,故齿轮传动系统需采用合理的布局使其所受最大扭矩值尽可能降低,据此选择适用于大功率往复泵齿轮传动系统的传动方案。 本文在石油钻井往复泵齿轮传动系统齿轮模数的选取时,依据齿轮齿面接触强度与齿根弯曲强度理论,得到所需模数的理论大小。由此计算出大齿圈、齿轮轴的齿宽、齿顶圆直径、螺旋角等。通过计算大齿圈与曲轴连接处所需螺栓直径的大小,间接地得出大齿圈所需内壁厚度。对齿轮轴进行受力计算,并校核其强度、刚度。 本文对齿轮传动系统进行CAD系统开发,开发了一套高效、实用的石油钻井往复泵齿轮传动系统设计软件。科学编制程序框图,对设计过程中所需的图表进行有效的处理,实现零件的参数化出图。 本文用ANSYS分析软件,对齿轮轴进行结构静力分析及模态分析,并将软件分析结果与理论计算结果对比,进一步验证了理论计算结果的正确性。
【关键词】：大功率 往复泵 齿轮传动 设计 CAD系统开发 ANSYS
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE92;TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景和意义11-13
• 1.1.1 课题研究背景11-12
• 1.1.2 存在的问题12-13
• 1.1.3 课题研究的意义13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 往复泵齿轮传动系统的研究现状13-16
• 1.2.2 CAD技术在往复泵中应用的研究现状16-17
• 1.3 本文的研究内容17-19
• 2 总体传动方案设计19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 往复泵组成19-20
• 2.3 往复泵齿轮传动方案的设计及确定20-24
• 2.4 本章小结24-27
• 3 齿轮传动系统设计27-49
• 3.1 引言27
• 3.2 齿轮传动系统齿轮参数计算27-33
• 3.2.1 齿轮初始条件设定27-28
• 3.2.2 按齿面接触强度设计齿轮28-30
• 3.2.3 按齿根弯曲强度设计齿轮30-32
• 3.2.4 齿轮几何尺寸计算32-33
• 3.3 大齿圈结构设计及计算33-36
• 3.4 齿轮轴结构设计及计算36-47
• 3.4.1 齿轮轴关键尺寸的确定36-39
• 3.4.2 齿轮轴强度校核39-41
• 3.4.3 齿轮轴疲劳强度的精确校核41-43
• 3.4.4 齿轮轴的刚度校核43-45
• 3.4.5 轴承寿命校核45-47
• 3.5 本章小结47-49
• 4 齿轮传动CAD系统开发49-75
• 4.1 引言49
• 4.2 系统开发概要49
• 4.3 零件参数化设计49-60
• 4.3.1 程序框图的设计49-53
• 4.3.2 总体设计模块53-54
• 4.3.3 齿轮传动系统设计模块54-57
• 4.3.4 几何尺寸计算模块57-58
• 4.3.5 大齿圈自动化出图模块58-59
• 4.3.6 齿轮轴设计计算及校核模块59-60
• 4.4 CAD系统参数图表的处理60-65
• 4.5 参数化出图65-73
• 4.5.1 参数化出图概述65-66
• 4.5.2 齿轮形成原理66-70
• 4.5.3 齿轮参数化建模70-73
• 4.6 本章小结73-75
• 5 齿轮轴有限元分析75-85
• 5.1 引言75
• 5.2 结构静力分析75-78
• 5.2.1 静力分析过程75-77
• 5.2.2 静力分析结果77-78
• 5.3 模态分析78-83
• 5.3.1 模态分析概述78
• 5.3.2 模态分析过程78-82
• 5.3.3 模态分析结果82-83
• 5.4 本章小结83-85
• 6 总结与展望85-87
• 6.1 论文的主要工作和结论85
• 6.2 进一步的研究工作85-87
• 参考文献87-89
• 致谢89-91
• 作者简介及读研期间主要科研成果91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：360350