非常规条件下双圆弧齿轮传动工作能力研究
发布时间：2021-11-22 11:54
双圆弧齿轮传动比渐开线齿轮传动具有承载能力高、寿命长等特点，在石油、化工、矿山、冶金等行业得到了广泛应用。在新型井下驱动双螺杆泵中，实现两个螺杆同步运转和功率分流的双圆弧齿轮是决定泵工作能力的关键部件。泵挂深度超过1200m、沉没度超过500m（双螺杆泵整体浸泡在原油中）、井底温度超过80℃、设备不间断工作30个月、同步齿轮箱内充满润滑油、动力系统运转速度3000r／min左右、传递功率45kW，同时由于井筒空间限制，泵体直径≤140mm，且润滑油得不到更换和补充，狭小的空间又不利于散热等非常规工况条件又对双圆弧齿轮的工作能力提出了更高的设计要求。本文的主要研究内容为：（1）分析了双圆弧齿轮跑合前的齿廓方程，建立了有限元接触计算在静止状态和运动状态下的分析模型。并计算讨论了双圆弧齿轮的接触、弯曲强度；测试了齿轮弯曲应力以验证接触模型的正确性。（2）研究了双圆弧齿轮跑合仿真计算的基本原理，以ANSYS接触算法为子程序建立了双圆弧齿轮跑合仿真模型，对一对双圆弧齿轮进行了跑合仿真以预测所采用的跑合措施的效果，并与跑合前的计算结果做了比较。（3）针对双圆弧齿轮传动系统，通过划分热网络节点，建立...
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图1一1双螺杆多相流混输泵结构示意图
力机械采油设备之一。在双螺杆多相泵和地面驱动单螺杆泵多年研发的基础上，本项目组首次研制了井下驱动双螺杆多相泵，其方案如图1一2所示。整套装置由井下驱动电机、挠性轴、同步齿轮箱、轴向力平衡部件、密封部件、原油入口、螺杆增压部件和原油出口8段组成，其中螺杆采用原油介质润滑，挠性轴、齿轮、轴向力平衡部件采用润滑油润滑，两种介质用密封部件隔开。 .........… ……、、、、、、、、、、、、 、 }}}}}}}}}「’.”’ }}}口口 口竺 竺 竺竺竺川飞厂『1黑 :::::::::厂 厂 厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂了了lll，、 、 图1一2井下驱动螺杆泵方案示意图在新型井下驱动双螺杆泵中，实现两个螺杆同步运转及功率分流作用的同步齿轮是决定泵工作性能的关键部件之一，其工作环境为:泵挂深度超过1200m、沉没度超过SO0m(双螺杆泵整体浸泡在原油中)、井底温度超过80OC、设备不间断工作30个月、同步齿轮箱内充满润滑油、动力系统运转速度3000r/而n左右、传递功率45kw;同时，由于受井筒空间限制，泵体直径=14OInln，且润滑油得不到更换和补充
以施加在主控节点上，这样做使得模型具有大变形模拟功能。在主控节点建立一个点单元Mass21，图中的细线表示自由度藕合关系。图2一6传统静态接触模型低低低图2一7新型静态接触主动轮模型由于双圆弧齿轮是多点啮合，同时有可能有几对齿参与接触，因此接触模型中应该包含所有参与接触的齿对。通过接触计算齿对间的载荷分配比例可以自动确定，这大大方便了计算过程。根据分析，本章所选择的齿轮副同时接触的齿对最多为4个，而齿数最多为3个，因此建立了3齿接触模型，如图2一8所示。2.2.7静态接触分析为了简化计算，接触应力最大值以齿宽中部受载为准，因为这个位置轮齿刚度最大，相应分配的载荷也最大。而齿根应力则要考虑载荷和齿宽的影响，因此本章计算了两个接触位置:两点接触情况下的齿宽中部受载和端部受载。根据螺杆泵的工作需要
【参考文献】：
期刊论文
[1]42CrMo材料硬齿面齿轮全寿命试验及数据分析[J]. 陈举华,徐楠,安艳秋. 机械传动. 2005(05)
[2]基于奇异谱分析的轴承温度趋势预测及其应用(英文)[J]. 韩凤琴,桂中华,久保田乔. 华南理工大学学报(自然科学版). 2005(09)
[3]预测复杂结构系统安全疲劳寿命的一种新数值方法[J]. 李洪双,吕震宙. 西北工业大学学报. 2005(04)
[4]温度变化对圆柱齿轮齿形的影响[J]. 李桂华,费业泰. 机械设计. 2005(02)
[5]大型回转零件有限元热与瞬态动力学耦合分析[J]. 张耀满,王旭东,李明达. 机械设计与制造. 2005(01)
[6]疲劳能量方法研究回顾[J]. 童小燕,姚磊江,吕胜利. 机械强度. 2004(S1)
[7]热结构稳态响应的耦合灵敏度分析方法[J]. 顾元宪,刘涛,亢战,赵国忠. 计算力学学报. 2004(05)
[8]温度变化对啮合齿轮侧隙的影响[J]. 李桂华,费业泰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2004(10)
[9]制动鼓的热-结构耦合分析[J]. 马迅,秦剑. 湖北汽车工业学院学报. 2004(03)
[10]旋转齿轮瞬时接触应力和温度的分析模拟[J]. 龙慧,张光辉,罗文军. 机械工程学报. 2004(08)
博士论文
[1]高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究[D]. 李绍彬.重庆大学 2004
[2]非均匀温度场中机械零部件热变形的理论及应用研究[D]. 胡鹏浩.合肥工业大学 2001
[3]空间可展桁架结构的设计与热分析[D]. 张淑杰.浙江大学 2001
硕士论文
[1]金属双螺杆泵螺杆转子性能分析[D]. 李碧浩.西北工业大学 2006
[2]某火炮传动系统随机载荷下齿轮疲劳寿命预测方法研究[D]. 袁菲.西北工业大学 2006
[3]转炉托圈机械—热应力耦合三维非线性分析[D]. 吴林峰.南京理工大学 2005
[4]三维网格模型的快速碰撞检测及相交体计算[D]. 罗枫.浙江大学 2005
[5]双圆弧齿轮的接触分析研究及应用[D]. 郭辉.西北工业大学 2005
[6]双圆弧齿轮传动的啮合特性及应力的有限元分析[D]. 陈胡兴.南京航空航天大学 2005
本文编号：3511636
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图1一1双螺杆多相流混输泵结构示意图
力机械采油设备之一。在双螺杆多相泵和地面驱动单螺杆泵多年研发的基础上，本项目组首次研制了井下驱动双螺杆多相泵，其方案如图1一2所示。整套装置由井下驱动电机、挠性轴、同步齿轮箱、轴向力平衡部件、密封部件、原油入口、螺杆增压部件和原油出口8段组成，其中螺杆采用原油介质润滑，挠性轴、齿轮、轴向力平衡部件采用润滑油润滑，两种介质用密封部件隔开。 .........… ……、、、、、、、、、、、、 、 }}}}}}}}}「’.”’ }}}口口 口竺 竺 竺竺竺川飞厂『1黑 :::::::::厂 厂 厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂了了lll，、 、 图1一2井下驱动螺杆泵方案示意图在新型井下驱动双螺杆泵中，实现两个螺杆同步运转及功率分流作用的同步齿轮是决定泵工作性能的关键部件之一，其工作环境为:泵挂深度超过1200m、沉没度超过SO0m(双螺杆泵整体浸泡在原油中)、井底温度超过80OC、设备不间断工作30个月、同步齿轮箱内充满润滑油、动力系统运转速度3000r/而n左右、传递功率45kw;同时，由于受井筒空间限制，泵体直径=14OInln，且润滑油得不到更换和补充
以施加在主控节点上，这样做使得模型具有大变形模拟功能。在主控节点建立一个点单元Mass21，图中的细线表示自由度藕合关系。图2一6传统静态接触模型低低低图2一7新型静态接触主动轮模型由于双圆弧齿轮是多点啮合，同时有可能有几对齿参与接触，因此接触模型中应该包含所有参与接触的齿对。通过接触计算齿对间的载荷分配比例可以自动确定，这大大方便了计算过程。根据分析，本章所选择的齿轮副同时接触的齿对最多为4个，而齿数最多为3个，因此建立了3齿接触模型，如图2一8所示。2.2.7静态接触分析为了简化计算，接触应力最大值以齿宽中部受载为准，因为这个位置轮齿刚度最大，相应分配的载荷也最大。而齿根应力则要考虑载荷和齿宽的影响，因此本章计算了两个接触位置:两点接触情况下的齿宽中部受载和端部受载。根据螺杆泵的工作需要
【参考文献】：
期刊论文
[1]42CrMo材料硬齿面齿轮全寿命试验及数据分析[J]. 陈举华,徐楠,安艳秋. 机械传动. 2005(05)
[2]基于奇异谱分析的轴承温度趋势预测及其应用(英文)[J]. 韩凤琴,桂中华,久保田乔. 华南理工大学学报(自然科学版). 2005(09)
[3]预测复杂结构系统安全疲劳寿命的一种新数值方法[J]. 李洪双,吕震宙. 西北工业大学学报. 2005(04)
[4]温度变化对圆柱齿轮齿形的影响[J]. 李桂华,费业泰. 机械设计. 2005(02)
[5]大型回转零件有限元热与瞬态动力学耦合分析[J]. 张耀满,王旭东,李明达. 机械设计与制造. 2005(01)
[6]疲劳能量方法研究回顾[J]. 童小燕,姚磊江,吕胜利. 机械强度. 2004(S1)
[7]热结构稳态响应的耦合灵敏度分析方法[J]. 顾元宪,刘涛,亢战,赵国忠. 计算力学学报. 2004(05)
[8]温度变化对啮合齿轮侧隙的影响[J]. 李桂华,费业泰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2004(10)
[9]制动鼓的热-结构耦合分析[J]. 马迅,秦剑. 湖北汽车工业学院学报. 2004(03)
[10]旋转齿轮瞬时接触应力和温度的分析模拟[J]. 龙慧,张光辉,罗文军. 机械工程学报. 2004(08)
博士论文
[1]高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究[D]. 李绍彬.重庆大学 2004
[2]非均匀温度场中机械零部件热变形的理论及应用研究[D]. 胡鹏浩.合肥工业大学 2001
[3]空间可展桁架结构的设计与热分析[D]. 张淑杰.浙江大学 2001
硕士论文
[1]金属双螺杆泵螺杆转子性能分析[D]. 李碧浩.西北工业大学 2006
[2]某火炮传动系统随机载荷下齿轮疲劳寿命预测方法研究[D]. 袁菲.西北工业大学 2006
[3]转炉托圈机械—热应力耦合三维非线性分析[D]. 吴林峰.南京理工大学 2005
[4]三维网格模型的快速碰撞检测及相交体计算[D]. 罗枫.浙江大学 2005
[5]双圆弧齿轮的接触分析研究及应用[D]. 郭辉.西北工业大学 2005
[6]双圆弧齿轮传动的啮合特性及应力的有限元分析[D]. 陈胡兴.南京航空航天大学 2005
本文编号：3511636
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