驱动螺杆泵的封闭式功率分流行星减速器设计研究

发布时间：2020-03-20 10:33

【摘要】： 螺杆泵采油技术具有投资少、效率高、适应性广和故障率低等特点已经广泛地应用于油田采油生产中。目前螺杆泵采油系统采用地面电机和减速装置通过细长抽油杆驱动井下螺杆泵，这种驱动方式由于抽油杆旋转时处于长期循环扭曲状态，系统很容易出现故障。因此，为保证安全和高效率采油生产，需要将螺杆泵由地面驱动改为井下驱动。本文针对螺杆泵采油生产中井下驱动螺杆泵采油系统需要的一种体积小、传递功率大的减速器为研究目标，对井下驱动减速器的类型选择、结构设计、仿真、制造和实验等进行设计研究。首先根据收集到的相关资料综合介绍国内外机械采油技术的发展历史、现状和发展趋势。对目前使用的各种减速器进行结构分析和论证，结合国内外的研究和设计情况，并根据井下螺杆泵的工作条件，提出封闭式功率分流行星减速器作为联接潜油电机驱动螺杆泵工作的减速器的方案。完成了减速器的结构设计方案的可行性分析，并在理论上推导出了减速器的传动比计算公式，各个行星轮受力力矩计算公式和减速器的效率计算公式。根据井下工作的实际条件和要求的减速器传动性能，建立了以减速器体积最小为优化目标的减速器优化设计数学模型，确定了优化设计的设计变量和约束条件，通过编写程序运行，完成了对优化模型的求解，得到了减速器的最佳传动参数。应用优化设计结果，用实例进一步论证减速器的优化参数满足井下驱动螺杆泵减速器的传动比、效率、功率分流分配以及外形尺寸等要求。提出利用联接花键间隙实现行星轮均载的原理和结构，实现了行星轮的均载。最后完成了提出的减速器的结构设计，并利用三维建模软件Solidworks对整个减速器进行CAD三维参数化实体造型建模、虚拟零件、部件设计及虚拟装配，直观再现整个减速器工作状态的真实情况，完成减速器装配体的干涉检查和转动仿真检查。完成减速器主要零部件有限元应力分析和变形分析，得出零件在受载情况下的应力应变图和相应零件受载应力分布周期变化图。根据机械设计手册确定减速器零件的制造工艺、合理结构、使用材料和热处理方法等，完成减速器样机制造和装配。安装调试减速器，进行减速器的性能测试试验，，分析所得实验数据，评估减速器的应用性能。
【图文】：

第一章 绪 论1 研究课题的学术背景及意义世界石油资源开发至今 机械采油方式仍占有主导地位 而有杆抽油机井又械采油井的 90%以上[1]就目前国内油田而言 在机械采油井中 游梁抽油为主要机型 它具有结构简单 可靠性高 使用维护简便和宜于在全天候状工作的特点 但是 随着石油工业的发展 油井井深和开采量的增加 开采的复杂化和深井 丛式井 定向井及海上油井数量的增多 地面驱动游梁式机暴露出难以克服的缺点 如地面驱动装置庞大 细长抽油杆易断 抽油含感 驱动杆的能耗大 采油系统效率低等[2-3]随着石油开采条件的复杂化 井下采油螺杆泵越来越得到广泛的应用[4]如 所示 采油螺杆泵由转子 即螺杆 和定子两部分组成 工作时随着转子在衬套中做偏心转动 靠近吸入端由螺杆和衬套形成的第 1

泵采油系统的性能起着重要的作用在井下套管直径小 < 140mm的情况下 采用普通齿轮外啮合分级传动现减速的结构是不能做到的 于是确定了两个实现减速的研究方向 第一种采特殊类型的定轴传动装置 第二种是采用行星齿轮传动2.1 减速装置方案分析从机械传动理论的角度来看单螺杆减速器 一般定轴轮系 牵曳传动 正滚道活齿传动 谐波齿轮传动 2 K H类 NGW 型行星轮系 N 型少齿差行轮系及NN 型少齿差行星轮系都可以实现轴向减速传动 但因油井套管内径的制 减速器设计方案需要斟酌选择和计算比较 找出最现实可行的方案 这里重分析包括单螺杆式减速器在内的以内啮合传动为特征的减速器2. 1.1 单螺杆式减速器单螺杆减速器是通过螺杆线数 ( 2 9)gz 和衬
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH32

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本文编号：2591662