双驱动式差动减速器的设计与分析

发布时间：2020-10-23 10:59

　　 目前我国油田现有抽油机系统普遍依靠“皮带+减速器”结构向抽油机输入动力,这种结构在效率方面与安全方面上都存在极大的问题,严重影响到油田原油开采的效益。为解决上述问题,本文开展了以下研究:根据大庆油田提供的技术要求,制定双驱动式差动减速器的传动方案,该减速器由主功率输入级差动轮系传动与调速功率输入级定轴传动组成。主电机通过太阳轮向系统提供恒定主功率流;调速电机通过定轴传动向系统提供可变的调速功率流;差动减速器将主功率流与调速功率流耦合,实现对负载的无级变速驱动。制定减速器的参数设计方案。通过对轮系中各构件的转速关系、功率与转矩关系,以及功率流向与转向关系进行分析,阐述了系统的调速机理。结合设计要求确定主电机与调速电机输入功率比、系统特征参数值,以及齿轮的齿数、模数、等轮系基本参数。应用控制变量法对输入功率比、特征参数与系统效率之间的关系进行分析,得出系统效率随特征参数的增大而降低、随功率比的增大而增大的结论,从而验证了特征参数值取3、系统输入功率比取3:2为最佳方案。根据理论计算公式可得系统效率为98.2%,考虑实际应用中其它耗能因素引起的效率误差,系统效率仍能够达到95%以上,证明了系统设计的合理性。根据不同工况下系统的传动比情况,发现主电机可以单独工作,而调速电机不宜长时间单独使用。对减速器的结构进行设计,并对关键零件的强度和寿命进行校核。为符合现场安装条件,采用整体式齿圈结构,缩减箱体轴向尺寸;为保证传动系统的平稳性,在机构两端分别添加一套轴承—套筒结构,避免同轴度误差;为实现差动轮系的均载,采用太阳轮浮动式均载结构。校核了齿轮与轴的强度以及轴承的寿命;建立了轮系的三维模型,并对该模型的等效应力、应变进行求解分析,以保证轮系的强度。对减速器的功率流特性进行求解与分析。应用有限元法对减速器的功率流进行求解,得到箱体沿横向、纵向、轴向的功率流,发现箱体沿横向的功率流起主导性作用;对系统的输入与输出功率流进行求解,其求解结果与该减速器的工作原理相符,且系统效率满足要求;建立了差动轮系动力学模型,应用数值分析法对两齿啮合处的功率流特性进行分析,发现啮合处的功率流会逐渐趋于一个稳定值,验证了有限元法求解结果的正确性。综上,本文完成了将分功率调速系统与差动轮系结合的双驱动式差动减速器的设计与分析,该减速器相较于传统输入结构改善了安全问题,提高了系统效率。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE933.1
【部分图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文部分组成。主要包含驱动电机管等机械部件[15]。方式为传动驱动，电机 2 输出后，将动力从减速器的输出端以达到驱动转子的目的（螺杆泵游梁式抽油机，不难发现螺杆而，由于螺杆泵本身结构组成无法正常作业[16-18]。此外，游构传递动力，这种引起能耗过大影响油田采油工作的效率[5,19,2

；2-减速箱；3-专用减速器；4-传动轴；5-液力耦6-电机；7-机座；8-控制箱图 1-4 液力耦合式抽油机传动系统结构[21]调参控制箱 8 调控，用以带动液力耦合器 5示）中的泵轮转动，再经工作腔内的液体介动涡轮转动，涡轮又将介质能转化为机械能到专用减速器 3，再到抽油机减速箱 2，从而量传动[22]。 2005 年根据液力耦合器的基本工作原理，并对该系统进行研究。研究表明这种抽油机，增加了抽油机系统的使用寿命，避免了“皮高了系统的效率。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文系统由永磁同步电机、连杆、电机调参控制箱以及支机直接与减速器输入轴相连，省去了“皮带+减速器速装置动力传动链过长，而引起的传递耗能，保证了永磁同步电机转速平稳，无滑差，则工作机构可在任步电机的质量与体积相较于异步电动机与直流电机技的进步，更高性能的永磁材料被研制与使用，这也应用到直驱式系统的发展。此外，由于稀土材料的永矩、低转速的特点[35]，研究人员已将这种电动机应用
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本文编号：2852946