石油修井機(jī)新型角傳動箱設(shè)計研究

吳杰

摘要：對于以往石油修井機(jī)角的傳動箱來說，不能進(jìn)行換檔，又或者是換擋的時候需要停車人工進(jìn)行機(jī)械化操作?，F(xiàn)階段設(shè)計了新的角傳動箱，主要利用三套液壓離合器的有效控制，使得修井機(jī)的工作不停車換擋，與此同時，有效地結(jié)合大鉤提升力與提升速度，與各種工況的要求相滿足。鑒于此，本文將對石油修井機(jī)新型角傳動箱的設(shè)計進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：石油修井機(jī);新型角傳動箱;設(shè)計

石油修井機(jī)利用動力單元的驅(qū)動角的傳動箱，之后角傳動箱對絞車和游動系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，繼而有效地開展作業(yè)。因此能夠發(fā)現(xiàn)角傳動箱屬于石油修井機(jī)主要的部件，具有非常重要的作用，能夠把動力由輸入端的方向上向使用部件中轉(zhuǎn)入，其性能優(yōu)劣對于傳動系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響。

一、確定新型角傳動箱的設(shè)計方案

（一）目前的角傳動箱分析

角傳動箱主要將發(fā)動機(jī)中輸入的一些動力向絞車主滾筒進(jìn)行傳遞，與此同時，還能夠改變傳動的角度，并對速度進(jìn)行改變，目前的角傳動箱一般有定速比傳動的結(jié)構(gòu)以及雙速比的機(jī)械傳動的結(jié)構(gòu)。前者是指錐齒輪對輸入的動力減速方向進(jìn)行改變，通過鏈輪或者是齒輪輸出傳遞到后部絞車的滾筒當(dāng)中。由于其定速比的傳動，后部絞車的提升力以及速度調(diào)整需要通過發(fā)動機(jī)的油門大小進(jìn)行有效地調(diào)整，在整車油耗上非常高，同時會產(chǎn)生較大的氣和聲以及化學(xué)污染，并且作業(yè)的成本比較高，壽命短，工人的勞動壓力較大。

雙速比機(jī)械化的傳動結(jié)構(gòu)的角傳動箱運用的是檔位撥叉對主動滑套的位置進(jìn)行改變，利用內(nèi)外齒輪的表面硬摩擦嚙換擋，然后利用錐齒輪把輸入的動力變化成為另外一種方向，目前的雙速比進(jìn)行機(jī)械傳動的結(jié)構(gòu)作業(yè)的時候，總是會發(fā)生換擋，由于主動輪和被動輪在轉(zhuǎn)速上不同，因此必須對動力進(jìn)行切斷，讓主動輪和被動輪之間可以同步，之后利用手動和氣動使得空套齒輪切換成齒輪，空套齒形和被動齒形的嚙合角度如果不理想的化，就要操作人員利用輸入軸確保齒輪的嚙合正常性，與此同時，所擁有的檔位非常少，不能有效地調(diào)整整車的動力，很難對發(fā)動機(jī)的油耗位置進(jìn)行確定，當(dāng)傳動缺乏穩(wěn)定性時，換擋切換的壓力就比較大，進(jìn)而使得作業(yè)成本得到增加，減小了設(shè)備本身的可靠性以及工作連續(xù)性。也使得車輛的使用時間簡短，提高了工人的工作壓力。

（二）新型角傳動箱涉及方案的確定

對于新型的角傳動箱來說，具有液壓控制三套液壓的離合器，其主要是通過液壓油操縱的接合離合器工作的，接合元件劃分成嵌入式和摩擦式，在新型角傳動箱的設(shè)計過程中，主要運用的是摩擦式的類型。液壓離合器在實際應(yīng)用中主要有以下幾種特點。一是，傳遞的轉(zhuǎn)矩比較大，同時，尺寸比較小，在尺寸上是電磁離合器的傳遞轉(zhuǎn)矩的3倍;二是，自行補償?shù)哪Σ猎哪p間隙;三是，在接合上具有平穩(wěn)性，沒有任何沖擊;四是，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油壓能夠在一定的范圍中對傳遞轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié);五是，在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，精度比較高，必須配液壓站。如果三套液壓的離合器不能嚙合的話，齒輪空轉(zhuǎn)，不能進(jìn)行有效地動力傳遞，如果液壓離合器已經(jīng)嚙合，那么剩下的兩套就會不嚙合，此時動力進(jìn)行傳遞，形成三個檔位，并不需要對動力進(jìn)行切斷，實現(xiàn)主動輪與從動輪兩者的同步發(fā)展，能夠達(dá)到不停車進(jìn)行換擋的目的。

再次設(shè)計角傳動箱主要是3組齒輪之間的傳動，末端主要是指一套轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到扭矩90°的轉(zhuǎn)換。對于傳動而言，一共設(shè)置三個檔位，屬于齒輪傳動，同時，在傳動箱內(nèi)部存在。根據(jù)傳動鏈所需，角傳動箱運用了三套離合器，該液壓離的合器主要在結(jié)構(gòu)形式上表現(xiàn)，主要劃分成柱塞式以及活塞式。活塞式的液壓離合器操作性比較強，在推動力方面比較大，能夠應(yīng)用在傳動箱的設(shè)計過程中。如果石油修井機(jī)的推力從輸入軸中經(jīng)過，向角傳動箱進(jìn)行穿入，輸入軸就會帶動傳動箱直齒輪轉(zhuǎn)動，會發(fā)生以下問題。一是，如果所有的液壓離合器并沒有嚙合的話，受力直齒輪就會使得直齒輪開始轉(zhuǎn)動，因為齒輪與中間軸都是通過軸承連接的，此時，中間軸并不出現(xiàn)動力傳遞。剩下的直齒輪就會帶動齒輪開始轉(zhuǎn)動;二是，如果Ⅰ檔離合器出現(xiàn)嚙合現(xiàn)象，剩下的兩套離合器并沒有嚙合，石油修井機(jī)的底盤推動力就會經(jīng)過輸入軸向傳動箱當(dāng)中進(jìn)行傳送，因為檔離合器和鄰近直齒輪之間是利用花鍵進(jìn)行連接的，如果直齒輪已經(jīng)開始轉(zhuǎn)動，就會帶動剩下的齒輪開始轉(zhuǎn)動，輸出動力，此時角傳動箱是在Ⅰ檔作業(yè)狀態(tài);三是，如果離合器是嚙合狀態(tài)的話，剩下的離合器不出現(xiàn)嚙合，那么修井機(jī)當(dāng)中的電機(jī)動力就會從輸入軸中經(jīng)過向角傳動箱進(jìn)行傳遞。

二、設(shè)計新型的角傳動箱的三維模型

為新型的角傳動箱設(shè)計三維模型的時候，主要是按照設(shè)計方案以及傳動比所需進(jìn)行的，能夠在CATIA軟件的輔助下對角傳動箱三維模型進(jìn)行構(gòu)建，可以幫助分析并修正設(shè)備結(jié)構(gòu)的尺寸。首先需要對傳動箱的中心軸和輸入軸中心距進(jìn)行確定，了解結(jié)構(gòu)的框架，然后再對齒輪之間的參數(shù)進(jìn)行確定，主要涉及到齒數(shù)和齒間距等，按照實際數(shù)據(jù)對齒輪立體模型進(jìn)行建立。最后還需要對角傳動箱的箱體尺寸以及有關(guān)附件進(jìn)行確定，進(jìn)而有效地設(shè)計角傳動箱。受到三維模型的影響，可以對角傳動箱的總體狀況進(jìn)行觀察，在第一時間修正設(shè)計的不合理性，對角傳動箱的性能進(jìn)行保障。

三、確定新型角傳動箱的傳動比

傳動比和角傳動箱的性能之間具有比較密切的關(guān)系，所以，設(shè)計傳動箱的時候，必須確定傳動比。在本次設(shè)計中，總傳動比與各級傳動比的比例為，I檔的傳動比是5.52，Ⅱ檔是2.56，Ⅲ檔是1.52。對比各檔傳動比和具體工況之后，要確定一個適合的角傳動箱，進(jìn)而確保石油修井作業(yè)的正常性。

結(jié)束語

綜上所述，新型的角傳動箱主要包括修井機(jī)的上裝設(shè)計和制造以及使用范圍，要加強角傳動箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新力度，可以在修井機(jī)的作業(yè)中，結(jié)合具體工況，利用液壓遠(yuǎn)程對三套液壓的離合器進(jìn)行有效地控制，并對速比以及輸出的扭矩進(jìn)行調(diào)整，并不需要對動力進(jìn)行切斷，使得修井機(jī)作業(yè)不停車換擋，與大鉤的提升力以及提升速度相滿足，在各種工況基礎(chǔ)上，降低操作的次數(shù)，促進(jìn)產(chǎn)品整體質(zhì)量與修井機(jī)效率的提升。

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