QY3型石油管道牵引机传动系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 石油管道牵引机传动系统设计 摘 要 石油开采过程中要对所使用的钢管进行检测和修复。检测时需将成卷的钢管由牵引输送机将其开卷 ,矫直并连续送入检测装置。本文介绍了一种采用多对辊子通过接触摩擦力实现钢管的定速输送的钢管牵引输送机。较详细的阐述了该机的结构和工作原理，辊子数量、辊径及传动系统参数的设计计算过程。 首先本文介绍了石油管道牵引机的工作原理和特点，并简单分析了牵引机的发展趋势和本设计的设计方案。 其次本文进行了减速机的选择，齿轮的设计计算，轴的设计和校核，轴承的校核设计，键的设计，箱体的设计，润 滑密封的选择工作。 关键词： 牵引输送机，工作原理，设计计算 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 of he is n of of a of by of it of of of of in to a of I of of of my I of of of 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 目 录 1 设计方案说明 . 1 备介绍 . 3 输油管牵引机的组成及工作原理 . 3 输送机的 发展趋势 . 4 设计要求 . 4 2 设计方案分析 . 6 3 设计计算 . 8 电动机的选择 . 8 减速机的选择 . 9 计算传动装置的运动和动力参数 . 9 齿轮的设计 . 10 齿轮传动的设计计算 . 10 初步设计齿轮传动的主要尺寸 . 10 设计计算 . 11 齿根弯曲疲劳强度设计 . 12 轴的设计 . 15 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 . 17 滚动轴承的校核设计 . 18 键的校核 . 19 箱体 结构的设计 . 20 润滑密封设计 . 22 设计总结 . 24 致谢 . 25 参考文献 . 26 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 设计方案说明 备介绍 在石油管道开采过程中，要用到长度达几千米的 2 英寸或 3 英寸钢管，在使用一段时间后要对该钢管进行蚀漏检测和修复。待检测的钢管被绕城卷（类似于电缆）以便于运输和检测。检测时要将成卷的钢管从管头处连续拉出，经过开卷、矫直、牵引输送入检测装置。在检测过程中牵引输送环节由牵引输送机完成，其作用是以一定的速度，一定的牵引力将钢管连续送入检测装置。 输油管牵引机的组成及工作原理 输油管牵引机由电机，减速部分，分动箱，辊筒，机架部分组成。当输送 石油管道上时，石油管道实现盘在管道盘上。输送时，输送人员将管道头从管道盘上拉出，并从牵引机的入口进入，井上下两排滚筒的缝隙空间从另一端引出。牵引机工作时，有上下两组滚筒相对运动对石油管道产生适当的挤压力，由此产生牵引管道前进的牵引力将管道输送出牵引机出口，送入工作区域。 牵引机的结构简图如图 1:辊筒； 2：机架； 3：分动箱 4：联轴器； 5：减速机； 6：电动机 图 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 输送机的发展趋势 在牵引机行业，牵引机械是一种应用十分广 泛的产品。为了不断扩大其应用范围，常常将其基架系统、传统系统、间隙调整系统、牵引系统进行优化改进，从而提高系统稳定性，并改善其质量及性能。如何才能占领这个制高点，这要求我们能很快把握行业发展趋势，理解掌握同类的产品，消化吸收，再加以综合优化，才能完成优秀的设计。 1、 继续向大型化发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达 440 公里以上。带式输送机的单机长度已近 15 公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的 带式输送道 。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更 完善的输送机结构。 2、 扩大输送机的使用范围。发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。 3、 使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。 4、 降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将 1 吨物料输送 1 公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。 5、 减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。 设计要求 本课题设计牵引机的传动部分，给定的条件和要求如下： 1、管径 3 英寸； 2、传输速度 40m/3、牵引力 304、牵引机底座面到管中心高 9605、采用多辊筒对滚方式传动。 3 英寸钢管外径 D=小壁厚 文献知钢管许用切应力 =205 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 代入数据 D= 若选用一对辊子，牵引力 0个棍 子牵引力 错误 !未找到引用源。 。辊子材料为 45 号优质碳素结构钢，钢材之间的摩擦系数为 错误 !未找到引用源。 。辊子对钢管的正压力为： 则 错误 !未找到引用源。 由此可得出选用一对辊子时油管会发生塑性变形，不能满足工作需求。 若选用两对辊子，单个辊子牵引力 错误 !未找到引用源。 。辊子对钢管正压力 则 错误 !未找到引用源。 由此可知选用两队辊子时可以满足工作需求，因此本设备采用两队辊子。 根据主机部分结构，轴承中心间距选为 l=400子弹性模量E=206子许用挠度 错误 !未找到引用源。 = 据挠度条件： 式中： 错误 !未找到引用源。 辊子最小轴径。 则： 已知 错误 !未找到引用源。 =l=400E=206错误 !未找到引用源。 。代入数据可得 错误 !未找到引用源。 。考虑到传动机构及轴与辊子的配合，轴的安装，选辊子的工作直径 错误 !未找到引用源。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 为 135小轴径选 100 经论证得出总体设计方案为： 油管牵引机结构如图 示：分动箱齿轮布置采用一进四出的分动箱形式。 d=100 设计方案分析 主机部分采用两对辊筒牵引，所以分动箱是一进四出形式，齿轮组的结构如图 示。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 图 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 设计计算 电动机的选择 传动装置的总效率 a 为联轴器的效率，2为减速机效率，3为轴承的效率，4为齿轮传动的效率，5为辊筒的效率。 电动机所需工作功率为： Pc/a 20/ 综合考虑电动机和传动装置的尺寸 、重量、价格和减速器的传动比， 选定型号为 4 的三相异步电动机，额定功率为 30载转速 1470r/步转速 1500r/ 辊子转速为： 已知传输速度 V=40m/子直径 d=135入上式可得辊子转速 n=误 !未找到引用源。 。 总传动比 I= a 表 动机参数 电动机型号 额定功率 动机转速 电动机质量 (额定转矩 传动装置的传动比 同步转速 满载转速 总传动比 0 1500 1470 270 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 减速机的选择 装置总传动比为 选择 圆柱齿轮减速器。减速器为 计算传动装置的运动和动力参数 1、 各轴转 速 , , , , 2、 各轴功率 , , , , 3 、 各轴转矩 电动机轴 :550Pd/550 30/1470=错误 !未找到引用源。 所以 : 1119 5 5 0 1 6 8 8 . 0 2 3 7 2229 5 5 0 7 6 3 . 0 6 5 7 3339 5 5 0 1 6 2 1 . 0 0 8 8 4449 5 5 0 1 4 9 4 . 8 5 9 6 5559 5 5 0 1 4 3 5 . 5 1 5 2 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 齿轮的设计 齿轮传动的设计计算 齿轮材料及热处理 1、 材料：分动箱小齿轮选用 34调质，齿面硬度 305取小齿齿数 2 高速级大齿轮选用 45 钢正火处理，齿面硬度为大齿轮 190齿轮齿数 5 2 、 齿轮精度 按 10095 1998，选择 7 级 。 初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2131 )(12 1、 确定各参数的值 : 选 ，查课本2150取区域系数 由课本214020 . 7 2 , 0 . 8 5，则 0 . 7 2 0 . 8 5 1 . 5 7 2、 由课本计算应力循环次数 1N=60014601（ 828016） =09 h 2N=08 h 3、 查课本得：1 2 4、 齿轮的疲劳强度极限 1 2 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用得 : 1 l i m 11 7 3 4 . 1H N M P 2 l i m 22 5 2 7 . 5H N M P 许用接触应力 12 6 3 0 . 82 P a 5、 查课本得： 1 8 9 P a得 : 1d 设计计算 1、 小齿轮的分度圆直径1(12 =126、 计算圆周速度 v 11 1 . 2 8 5 /6 0 1 0 0 0m s 3、 计算齿宽 b 和模数26d m m 初选螺旋角 13 2 m ， 圆整取 3 4、 计算齿宽与高之比 /高 2 . 2 5 2 . 2 5 3 6 . 7 5nh m m m t 1261 s/ b=126mm 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 / 1 2 6 / 6 . 7 5 1 8 . 6 7 5、 计算轴向重合度 1 t a n 1 . 4 6 8d z 6、 计算载荷系数 K 使用系数 1根据 v m s ,7 级精度 , 查课本由1920 动载系数 查课本得计算公式 : 查课本得 : 1 故载荷系数 : 1 . 1 2 1 . 2 1 . 4 1 7 1 . 9 0 4A V H K K K 7、 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 1 1 2 6 d m m8、 计算模数8 6 m K= 齿根弯曲疲劳强度设计 1、 由弯曲强度的设计公式 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 )(c 小齿轮传递的转矩 m 确定齿数 z 因为是软齿面，故取 2， 5 2 、 计算当量齿数 z1/ 42/ 3 z2/ 85/ 3 、 初选齿宽系数d查得 1d 4、 初选螺旋角 初定螺旋角 13 5、 载荷系数 K 1 . 1 2 1 . 2 1 . 2 8 1 . 7 2A V F K K K 6、 查取齿形系数 齿形系数1 2 应力校正系数1 2 7 、 螺旋角系数 Y421 Z 422 Z 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 轴向重合度 s i n / 1 . 5 8 6 1 0 . 8 3120Y 8 、 计算大小齿轮的 全系数由表查得 查得弯曲疲劳强度极限：小齿轮1 500 P a ，大齿轮2 380 P a 查课本得弯曲疲劳寿命系数 :1 ，2 取弯曲疲劳安全系数 S= 1 8 3 1 P a ， 2 5 5 5 P a 111 1 2 2 8F a S 222 1 . 7 7 9 6 0F a S 大齿轮的数值大选用 . 9、 设计计算 计算模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 1357整为标准模数 ,取 为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 136计算应有的齿数 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1c o s 1 31 3 6 4 0 . 8 33 . 0z 取 1 42z ， 那么 2 85z 几何尺寸计算： 12 1 9 0 . 52 c o s nz z ma m m 按圆整中心距修正螺旋角： 12a r c c o s 1 3 . 0 62 nz z m 因 值改变不多 ,故参数,K, 计算大 1 126d ， 2 255d 算齿轮宽度：2 130B ，1 136B mma= 126d 2 255d 轴的设计 主动轴的设计计算 ; 1 1 6 9P 1 9 5 . 4 9 3 / m i 1 6 8 8 . 0 2 3 7T N m1、 求作用在齿轮上的力 已知分动箱大齿轮的分度圆直径为 255d 而12 / 1 3 2 3 9 . 4 d Nt a n 4 8 1 8 . 7 N 2 、 初步确定轴的最小直径 初步估算轴的最小直径 ,选取 轴的材料为 45 号钢 ,调质处理 ,根据课255d 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 本取0 115A mmo =65出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 ,为了使所选的轴与联轴器吻合 ,故需同时选取联轴器的型号 .， 4.1 m 因为计算转矩小于联轴器公称转矩 ,所以选取 凸缘联轴器其公称转矩为 4000N m,半联轴器的孔径 100 、 根据轴向定位的要求确定轴的各段直 径和长度如图 3 所示。 初步选择圆锥滚子轴承 故选用单列圆锥滚子轴承 . 参照工作要求并根据1 100d ,由轴承产品目录中初步选取圆锥滚子轴承 33024 型。 1 2 048 1 8 0图 锥滚子轴承 求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图 , 确定轴承的支点位置 ,查机械设计手册得 33024 型圆锥滚子轴承 ,计算 轴的支承跨距。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 因轴材料为 45，调质处理，根据 =321 )( = 1 =270 1 ,此轴合理安全 190928F F 58920793222 6910N 2721303217622 63596 m 2108040527211 m m 1 7 3 8 m 2 7 4 7 m 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 6 5 6 1 4 9 2 0 1 2 5 6 1 1 6 56 02 4100120110155131120110100125 1 6 8 1 0 9 1 1 9 1 6 8 2 1 1 2 6 7 1 9 N * m 2 6 2 4 N *m 7 1 0 0 N * m 8 2 0 0 N *m 9 9 0 5 N * m 滚动轴承的校核设计 1 、 确定各轴承的预期寿命：齿轮的工作寿命为 8 年，大修年限 3 年，所以轴承的寿命为 35840h。 根据机械设计课程设计手册，将在轴的设计计算中的初选轴承数据如表 示。 表 承参数表 轴承 代号 尺 寸 /本额定载荷 /安装处 d D B 动载荷 静载荷 33024 120 180 48 165 188 主动轴 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 6211 55 100 21 间轴 2 、 确定轴承安装方法：各个轴承均正装，可以避免因轴的轴向和径向膨胀大于外壳的热膨胀而导致的卡死现象。 3 、 轴承的校核计算 高速轴上轴承校核 选用 33024C 轴承，则有 769N 918N, 出 e=计算此轴承符合要求。 中间轴上轴承校核 选 6211 型轴承，查表得 计算此轴承符 合要求。 的校核 1、 主动轴与联轴器连接键的选择类型与尺寸 应用单圆头普通平键， 45 钢。 联轴器连接轴直径 D=100，所以选建 100 28b ，1 16h ，1 100L 2、 中间轴与齿轮连接建的选择类型与尺寸 1 28b 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 应用单圆头普通平键 5 钢 轴直径 D=65 所以选建 100 20b ， 2 12h ， 2 100L 3、 主动轴与齿轮键联接的类型和尺寸 一般 7 级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键，45 钢。根据 1343 3 36b ， 3 20h ， 3 80L 1 16h 1 100L 2 20b 2 12h 2 100L 箱体结构的设计 分动箱的箱体采用铸造（ 成，采用剖分式结构 1 、 机 体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度 2 、 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因其传动件速度小于 12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 20保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 3 、 机体结构有良好的工艺性 . 铸件壁厚为 8，圆角半径为 R=2。机体外型简单，拔模方便 . 4 、 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能 伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用 固 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底处，并安排在分动箱不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 油标位在便于观察分动箱油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出 . D 通气孔： 由于齿轮运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥 视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡 . E 盖螺钉： 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹 . F 定位销： 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度 . 分动箱机体结构尺寸如下： 表 3 分动箱机体结构尺寸 名称 符号 计算公式 结果 箱座壁厚 41 箱盖壁厚 1 30 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 12 箱座凸缘厚度 b 5.1b 12 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 箱座底凸缘厚度 2b b 20 地脚螺钉直径 ad f 脚螺钉数目 n 查手册 8 轴承旁 联接螺栓直径 1 盖与机座联接螺栓直径 2（ 承端盖螺钉直径 3d 3d =（ 孔盖螺钉直径 4d 4d =（ 位销直径 d d =（ 2d 6 1d ， 2d 至外机壁距离 1C 查机械课程设计指导 25 18 16 2d 至凸缘边缘距离 2C 查机械课程设计指导 23 18 外机壁至轴承座端面距离 1 1C + 2C +（ 510） 50 大齿轮顶圆与内机壁距离 11 12 齿轮端面与内机壁距离 22 11 机盖，机座肋厚 1 1m 承端盖外径 2D 2 +（ 53d 160（ 1轴） 80（ 2轴） 润滑密封设计 对于此分动箱，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于5(1 . 5 2 ) 1 0 / m i 所以采用油润滑，装至规定高度。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 油的深度为 H+ 1h ， H=80， 1h =20，所以 H+ 1h =80+20=100 其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，并匀均布置，保证部分面处的密封性。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 设计总结 通过这次毕业设计我深刻的体会到： 毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前 没有发现的知识方面的问题 ， 在毕业设计中都冒出来了 。通过这 次毕业设计，我 们 才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 通过这次毕业设计我也明显的感觉到受到了很多周围同学的帮助 ，同学之间 相互探讨 ， 相互帮助， 听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学 。 在毕业设计过程中感到 的确觉得困难比较多， 总有“行百里者半九十”的感觉 。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我 们 认为只有到真正会用的时 候才是真的学会了。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 致谢 在毕业设计做完的时候，我深刻体会到了老师