ZJ50型石油钻机用动力绞车传动系统设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 纸 Q 号交 流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 石油钻机用动力绞车 传动系统设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生： 杨峰 指 导 教 师： 赵 毅 红 完 成 日 期： 扬州大学广陵学院 摘 要 石油钻机是油田油气勘探开发极其重要的工具。石油钻机一般由旋转设备、循环系统设备、起升系统设备、动力驱动设备、传动系统设备、控制系统设备、钻机底座和辅助设备组成。绞车是石油钻机速度变化及维持外头恒定钻压的重要机构，是钻机的核心 部件，直接决定着钻机钻进能力。传统机械传动绞车体积大、质量重、结构复杂，很难较好地满足新型钻井工艺的要求。 车传动简单，结构紧凑，功率大且利用率高，调速性能好，安全可靠。 本文在对 用 对 车传动系统的所有组成元件进行三维建模；并对滚筒、滚筒轴等重要部件进行安全校核；最后运用 筒轴和滚筒轴装配体进行有限元分析，根据分析结果判断 绞车设计是否合理，能否满足正常工作要求。绞车传动系统的设计优化为绞车 发展提供理论参考，具有一定的工程应用价值。 关键词 ：绞车传动系统， ，滚筒和滚筒轴， 态和模态分析 il is a in of is an of in is a of a so it is to of is on of we of of . of on of we is it a , 目 录 摘要 一章 绪论 . 1 油钻机结构简介 . 1 车的结构简介 . 1 车的 功能及分类 . 2 次毕业设计的研究背景与意义 . 3 油钻机国内外的发展状况 . 4 油钻机国内的发展状况 . 4 油钻机国外的发展状况 . 5 次毕业设计目的 . 7 次毕业设计的任务及要求 . 9 第二章 . 10 绞车的主要技术标准及设计原则 . 10 车的使用工况及要求 . 10 要技术标准及设计原则 . 11 绞车结构及工作原理 . 11 车结构组成 . 11 车工作原理 . 12 车传动系统参数 . 13 第三章 零件的三维造型 . 14 维造型概念 . 14 概述 . 14 的特点和优势 . 14 体的零部件造型 . 16 间轴链轮的绘制 . 16 个传动系统零部件的装配图及爆炸图 . 26 件图绘制总结 . 29 第四章 . 30 刹车带校核 . 30 （刹）带两端的拉力和制动力的计算 . 30 （刹）带强度校核计算 . 32 （刹）带铆接强度校核计算 . 32 刹车带校核结论 . 33 第五章 . 33 限元法应用 . 34 件简介 . 34 绞车滚筒的静力分析 . 34 立滚筒模型 . 34 筒材料温室性能参数 . 35 型的网格划分 . 35 界条件 . 36 荷工况分析 . 36 解并分析结果 . 37 绞车滚筒的模态分析 . 39 筒有限元模型的建立 . 39 加约束并求解 . 39 态结果分析 . 39 绞车滚筒轴的静力分析 . 43 立滚筒轴模型 . 43 筒轴材料温室性能参数 . 44 型的网格划分 . 44 界约束条件 . 45 荷工况分析 . 45 解并分析结果 . 46 绞车滚筒轴的模态分析 . 48 筒轴有限元模型的建立 . 48 加约束并求解 . 48 态结果分析 . 49 绞车滚筒轴装配体有限元分析 . 53 立滚筒轴装配体有限元分析模型 . 53 料属性定义 . 54 格划分 . 54 义边界条件并施加载荷 . 54 解并分析结果 . 55 总结与展望 致谢 参考文献 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 1 第一章 绪论 油钻机结构简介 在石油钻井中，带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然气。一部常用石油 钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成。一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。其主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）及钻井泵（现场习惯上叫钻机八大件）、动力机（柴油机、电动机、燃气轮机）、联动机、固控设备、井控设备等。 车的结构简介 钻井绞车是钻机起升系统设备之一，是钻机的核心部件。 基本结构构成： 1、滚筒、滚筒轴总成； 2、制动机构：主刹车和辅助刹车； 3、猫头和猫头轴总成；3、传动系统：传递动力、内变速（多挡位）； 4、控制系统：离合器、摘挂挡、司钻控制台； 5、其它：润滑系统、壳体支撑系统。 图一 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 2 图二 （ 1） 主要功能： 1、起下钻具和下套管； 2、控制钻压和送进钻具； （ 2） 其它功能：根据绞车结构形式不同附带的功能也不同。 1、带猫头结构：上卸钻具丝扣、起吊其它重物等； 2、整体起放井架和底座； 3、双滚筒绞车：钢丝捞砂作业、提取岩心。 （ 3） 要求： 1、绞车要有足够大的功率。满足最大拉力、最高转速、足够的寿命；2、绞 车滚筒要有足够的尺寸和缠绳容量； 3、绞车要适应宽范围的载荷变化，要有最高的功率利用率； 4、绞车要有灵敏、可靠的刹车机构和足够能力的辅助刹车，能够准确地调节钻压，均匀送进钻具，控制钻具下放速度，刹车机构要耐热、耐磨； 5、绞车要具有刚劲的支架和底座；密闭润滑； 6、司钻操作要省力、方便。 （ 4） 根据绞车功能不同有不同的绞车结构： 1、带捞砂滚筒和不带捞砂滚筒，即通常说的单滚筒绞车和双滚筒绞车； 2、无猫头轴绞车。钻机钻台上单独配置液压猫头。 （ 5） 根据绞车传动形式不同有不同的绞车结构，这是绞车设计中变化最多的结构。 1、单轴绞车。 绞车只有滚筒轴，结构非常简单。典型实例：车装钻机绞车外变速（阿里森变速箱）；交流变频传动调速电机驱动绞车； 2、双轴绞车：类似石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 3 于单轴绞车，绞车内无变速功能，只是比单轴绞车多了猫头轴； 3、三轴绞车：绞车中增加了一根动力输入的传动轴，绞车内变速。其结构较单、双轴复杂。我国早期和传动的绞车都是这种形式； 4、多轴绞车：将四轴以上的绞车都称之为多轴绞车。即动力输入轴、中间轴（多根）、猫头轴、滚筒轴； 5、独立猫头轴多轴绞车：绞车主体（输入轴、中间轴、滚筒轴等）低位安装，位于后台底座，小功率的猫头轴高位安装，位于钻台上； 6、齿轮传动单轴绞车：现在电驱动钻机中普遍实用的结构，直流或交流变频调速电动机直接驱动减速或变速齿轮箱，以驱动滚筒轴。 （ 6）根据绞车制动形式不同有不同的绞车结构： 1、近距离刹车制动绞车； 2、远距离带刹车制动绞车； 3、气动无刹把带刹车制动绞车； 4、液压盘式刹车制动绞车； 5、水刹车辅助刹车绞车； 6、电磁涡流刹车辅助刹车制动绞车； 7、水冷气动盘式刹车辅助刹车制动绞车。 8、能耗制动无辅助刹车绞车。 次毕业设计的研究背景与意义 据我国海洋石油 2015 年远景规划，我国将有 30 多个油田待开发，需建造70 多座平台，新建和改造 10 多艘 中中海油需建造 55 座海洋平台， 6 艘 4 个陆地终端、铺设海底管线 1000 多公里，投资总量每年将以百亿元以上递增。在此背景下，作为海洋工程装备必不可缺少的海洋钻机必定有大量的市场需求。另外目前我国在用钻井设备大多属于较落后的机械钻机，由于机械钻机存在工作效率低、劳动强度大、安全性差等缺点，因此急需进行更新，从而将产生大量更新需求。 车传动是钻机的传动系统之一，它不但担负钻机起下钻具和下管套及上卸扣，还担负着钻头钻进过程中控制钻压、处理事故，以 及提取岩芯筒、试油等作业。同时还担负着井架及钻机前后台起升和降落任务。传统机械传动绞车体积大、质量重、结构复杂等缺点，很难较好地满足新型钻井工艺的要求， 车传动系统克服传统机械驱动绞车的不足，具有钻井性能好、启动平稳、绞车功率大、调速性能好、功率利用率高、安全可靠、绞车操作省力，控制先进，传动简单 ，结构紧凑，调速范围大，效率高 ,寿命长，工作安全可靠等特点。较好的简化了绞车结构。并具有适应性强、经济性好、结构新颖的特点。 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 4 油钻机国内外的发展状况 油钻机国内的发展状况 纵观我国石油钻机的历史，其发展主要由 4个因素所决定：一是钻机的有效使用年限，它决定其更新或改造周期。二是钻探深度 (地质构造 )，它决定钻机的市场方向是浅井、中深井还是深井。三是从钻机的效率和效益出发，决定钻机的驱动形式是机械驱动或是电驱动，结构型式是橇装还是车装。目前国内陆地石油钻井业中，浅井钻机、中深井和深井钻机兼而有之，以中深井较多；在驱动型式上以机械驱动为主；在结构方式上以橇装为主。四是市场的有效需求，它决定钻机的发展规模。自 2于钻机制造技术、部件质量和研发能力的提高，研发速度加快 ，研制成功 6 6 60朝系列化、标准化、多样化方向发展，钻机的性能指标已达到产钻机已形成系列，钻深有 1 500、 2 000、 3 200、 4 500和 6 000 m；驱动方式除常规的柴油机 液力变矩器驱动外，还有 其是 4 500 装钻机模块化程度大大提高，其中 3 000 m 以浅钻机采用自走式运载车、伸缩式井架，大大降低了移运成本，且均拥有自主知识 产权 。目前，我国石油钻机的品种和质量基本满足了国内不同地区、不同井深的需要。已有一批国产石油钻机在国外承担钻井作业服务，有一些在国内区块承担反承包钻井，并受到好评。从国内钻机生产能力上看，宝鸡石油机械厂、兰州石油化工机器总厂、四川宏华公司等主要生产中深井钻机；江汉四机厂主要生产、 3 000 阳石油机械厂主要生产车装和橇装模块式中浅井钻机，生产的替代大庆 130型的模块化钻机，已经过多井次的工业化试验。该厂 3 000 前有 20余台车装及橇装钻机在国外服务，其中 由长城钻井公司牵头组织、南阳石油机械厂生产的 997年就开始在加拿大进行钻井作业，使用情况良好。此外，北京石油机械研究所与大港新世纪机械制造有限公司共同完成了 D(_一 30石所研制的为 口井的工业试验。南阳石油机械厂引进意大利轻便顶驱技术与 3 000 石油大学 (北京 )合作的盘式刹车技术已应用于 3 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 5 钻机，并投放到胜利油田及墨西哥市场。 油钻机国外的发展状况 为了适应浅海、海 滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探和开发，美国、德国、法国、意大利、加拿大、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发了各种类型的石油钻机。其中美国的钻机技术和销售业绩在世界上稳居首位，所以与国际技术接轨，实际上是与以美国为代表的钻机技术及 我国目前普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在 20世纪 60年代已经成熟，到 70年代得到迅速发展。近年来，国外钻机在传动方式和结构形式方面发展很快，交流变频电驱动已经广泛使用，顶驱发展也十分迅速。今后石油钻机的发展趋势是多样化、两极化、自动化和人性化。 1类型趋于多样化 近几年来，根据井位环境差异和钻井工艺需要，开发出不同类型的石油钻机，如适应各种环境的沙漠钻机、海洋钻机、浅海或海滩钻机、极地钻机、城市钻机、地震区钻机、全地彩钻机、直升机吊运钻机和陆地钻机等 ；适应各种钻井工艺的丛式井钻机、斜井钻机、小井眼 右机、特深井钻机、自走式钻机、自动化钻机、柔杆钻机、模块化钻机等 引。尽管钻机的类型多种多样，但新型钻机的发展有一个共性，即在重视钻机作业性能的基础上，逐步重视钻机的移运性能。这是因为对钻井承包商而言，其钻井成本主要包括两方面：一是直接钻井成本，二是辅助钻井成 本，包括运载成本和停工成本，而运载成本和停工成本均与钻机本身有直接关系。 2规模趋于两极化 石油钻机在规模上有两极发展的趋势，即深井钻机大型化和轻便钻机小型化。 (1)深井钻机趋向大型化 钻深能力已达 m，最大钩载达 12 500 了提高起升工作效率，绞车功率趋向于提高。美国 676 绞车已问世，该绞车由 4台大扭矩的直流电动机驱动，采用强制水冷盘式刹车，起升钢丝绳直径 5井泵单台最大功率 l 618 最高压力 52 7 苏联、罗马尼亚的钻机系列中，绞车输人功率最大 l 838 深井钻进都采石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 6 用 4个单根组成的立柱，故井架高度超过 50m。德国 u IB架最高为 63 m。考虑安装防喷装置的需要，井架底座最高达12 m。一般在深井中都用 339 725 70 着钻大井眼的需要，大尺寸高压防喷器也有新的发展，德国 76 25 70前美国可提供 476 25 105 了把环形防喷器工作压力从 350 国 外，还推出快拆法兰结构防喷器，拆换胶心方便，省去现场装卸螺栓的繁重劳动 。 (2)轻便石油钻机趋向小型化 为了适应浅海、海滩、沙漠、丘陵地带油气藏的勘探，国外公司在 20世纪 6国在 1973年设计了 济钻深为 l 80000 m，结构紧凑、质量轻，模块化设计，每个模块质量不超过 18 t，既可用直升机运输，也可用雪橇、履带车、船舶等运输。轻型钻 机主要以车装钻机为主，美国是世界上生产车装钻机较多的国家，使用也很广泛， 3 500 传动特点是设备布置成组集中，动力机组、传动装置、绞车和井架等均在同一自走车上，机泵组安装在可整拖的大底座上，采用液压机构起放井架。最小的微型钻机采用小井眼钻井技 术，钻深可达 l 500 m，体积小，质量轻，最轻的只有 14 t，节省钻井费用 30 一4o ，减少拆装时间 60约钻井液 88少井场面积 70经济效益最好的一种石油钻机。 3 控制趋于自动化 顶驱、盘 式刹车技术的逐步成熟，以及电动控制技术、液压驱动技术和可靠性的逐步提高，为实现钻机控制的自动化提供了可能，再加上海洋及深井等复杂工况下，钻井工艺及成本对钻井装备的要求使得钻机控制自动化成为钻机发展的一个重要趋势。顶部驱动装置克服了转盘钻井方式的缺陷，给钻井作业带来了诸多好处，既可满足复杂作业工况需求，提高作业效率，又使作业更安全。盘式刹车替代原带式刹车，作为 20世纪 8其制动力矩容量大、稳定、安全、可靠等特点，可实现遥控操作，易实现自动送钻，易维护，长寿命，易系列化设计和专业 化生产。电驱动用于钻机最早开始于 20世纪 5石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 7 年代中期，随后逐步完善、成熟。与机械驱动相比，电驱动具有操作安全、维修保养方便、易于实现自动控制等特点，特别是全数字系统的出现，使得电驱动系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便。电驱动可以通过编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能，如顺序操作和联锁功能等。液压驱动具有转换容易、体积小、质量轻等特点。全液压驱动的绞车、转盘和钻井泵由挪威 0年代推出，与此之前推出的全液压顶驱、管排放系统、液压机械手及天车型液压 升沉补偿器，构成了海洋钻机机械化、智能化操作系统。 4设计趋于人性化 新型钻机充分体现以人为本的思想，最大限度满足 栏、梯子要满足安全规定。上下井架有助 (阻 )力器，二层台有逃生器，钻台有逃生滑道。钻机设有天车防碰和紧急刹车装置，避免游车大钩碰撞天车，并能在任何情况下迅速制动大钩和绞车。选用无公害的摩擦盘 (片 )、刹车块、油漆，保证员工健康。刹车毂、辅助刹车的冷却水循环使用，柴油机排放满足环保要求。 次毕业设计目的 绞车是钻机的核心部件，是钻机起升系统的主要设备，它在钻井工作中起 着极其重要的作用。 绞车具有钻井性能好、启动平稳、绞车功率大、调速性能好、功率利用率高、安全可靠、绞车操作省力，控制先进，传动简单 ，结构紧凑，调速范围大，效率高，寿命长，工作安全可靠等特点。在对 绞车的整体结构及工作原理认真研究的基础上，运用 对 绞车系统的所有组成元件进行三维建模；并对滚筒、滚筒轴、中间轴、输入轴等重要部件进行安全校核；最后运用 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 8 图三 石油钻机的整体平面布置方案 图四 绞车传动 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 9 次毕业设 计的任务及要求 1通过对 绞车的工作原理、结构组成和传动系统的研究，阐述 率大且利用率高，调速性能好，安全可靠等优点。 2运用三维造型软件 完成 绞车的传动系统的三维建模。 3对 绞车传统系统中的传动轴、滚筒、主刹车带进行安全校核，根据校核结果判断各部件是否能满足正常工作要求。 4运用有限元分析 件对 绞车传动系统的滚筒轴、滚筒、输入轴、中间轴等主要部件进行有限元的静力学分析和模态分析，根据分析结果 判断传统系统中各主要部件是否满足绞车的正常工作要求。 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 10 第二章 绞车传动系统介绍 绞车的主要技术标准及设计原则 车的使用工况及要求 绞车是钻机起升系统的主要设备，也是钻机的核心部件，它的主要任务是：用来起、下钻具；悬持静止的钻具；在钻进过程中控制钻压、送进钻具；利用猫头机构上、卸钻具丝扣；起吊重物及进行井场的其它辅助工作；另外有的绞车往往还充当转盘的中间变速传动机构。根据上述工况对绞车提出了以下要求： （ 1）绞车要有足够大的功率，在最低速转速下 钢丝绳能产生足够大的拉力，以保证游动系统能起升最重的钻具载荷；有一定的解卡能力，并能完成具有最大载荷的下套管作业；短时最大载荷作用下要有足够的强度、刚度；在绞车使用期限内，滚筒、滚筒轴、轴承及传动件要有足够的寿命。 （ 2）绞车要有足够的尺寸和容绳量，并应保证缠绳状态良好，以延长钢丝绳寿命；绞车要适应起下钻重量的变化，有足够的起升档数或能无级调速，用以提高功率的利用率，节省起升时间。 （ 3）绞车要能适应起重量的变化，有足够的提升档数，最好能无极调速，以便提高功率利用率，节省起下钻时间。 （ 4）绞车要有灵活而可 靠的刹车机构及强有力的辅助刹车，能准确地调节钻压，均匀地送进钻具。 （ 5）绞车应配备猫头机构，以供紧、卸钻具丝扣和向钻台起吊重物。 （ 6）绞车应具有刚劲的支架和底座。中型绞车整体运输，其重量应在 10t 以内，重型和超重型绞车要使拆散运输的单元在 15t 以内。传动部分要有严密的防护罩，并应润滑充分；在结构安排上应保证易损件拆修简便。 （ 7）绞车的控制手柄、刹把、指重表等相对集中于司钻控制台，以便于操作。 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 11 要技术标准及设计原则 钻机设计制造原则 （ 1）钻机绞车设计制造原 则依据 “先进、可靠、安全、方便、经济 ”的原则； （ 2）绞车采用模块化设计，将驱动与绞车连成整体，增强了钻机的移运性，减少安装工程量； （ 3）绞车配套件：轴承选用中国制造的西北轴承厂优质轴承，推盘离合器选用中美合资 家产品，辅助刹车采用伊顿刹车。滚筒主刹车采用带刹，滚筒采用整体开槽滚筒，所有运动部件采用强制润滑； （ 4）驱动部位不可以带泥浆泵； （ 5）设计时，主要关键件（如链轮、轴）等均采用优质合金钢，并且通过热处理获得优良性能； （ 6）底座设计能适应 司的装运方式。 计执行的 主要技术标准 旋转钻井设备规范 油田用链条和链轮规范 旋转钻柱部件规范 钻井和采油提升设备规范 钢丝绳规范 石油设备电气装置安装场所分类 绞车结构及工作原理 车结构组成 动力绞车采用模块化设计，将两台 合理地将机、电、气、液有机的结合在一起 ，控制绞车的各个动作，使绞车结构更紧凑，操作更方便、安全，增强了钻机的移运性，减少了设备安装的工作量。 动力绞车的结构主要由绞车架、链条箱、滚筒轴、输入轴、中间轴、猫头轴、输出轴、伊顿刹车、渐开线花键换挡机构、防碰天车装置、润石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 12 滑系统、气控系统等几大部分组成。绞车为密封墙板式五轴绞车。绞车内部采用气路控制 推盘离合器和气胎离合器，离合方便可靠，在滚筒轴分别获得八个正档和两个倒档时的操作控制过程中，动力机无须停车。绞车主刹车采用带式刹车机构（双杠杆），辅助刹车为 236顿刹车。滚筒轴上的高低 速离合器及输出轴上的惯刹离合器均采用 推盘离合器。绞车传动链条均采用强制密封润滑。各个护罩均为刚性结构焊接件。整个绞车安装在一个用金属材料焊接而成的绞车底撬上，输入轴、中间轴、滚筒轴和猫头轴通过轴承座固定在绞车墙板孔内，滚筒轴一侧装有伊顿辅助刹车，滚筒轴另一侧装有气控箱及带刹的刹把，便于集中操作，滚筒轴滚筒的下面，绞车底撬上装有刹车机构，通过刹带与滚筒刹车鼓组成刹车的主制动系统。在绞车外部装有刚性结构焊接件的各个护罩，以保证操作安全，防止传动机构受外界环境的影响，并避免润滑油外溅。 车工作 原理 动力绞车的动力由两台 力经液力变矩器减速增矩，再通过双 25 离合器传到链条箱。在链条箱中两台动力机的动力可通过链轮（ Z=32）并车，并由链轮（ Z=31）将动力传到输入轴上。通过操作控制三套换档机构，输入轴上的三只链轮（ Z=28、 Z=33、 Z=28）和一只齿轮（ Z=80），与中间轴上的三只链轮（ Z=33、 Z=28、 Z=46）和一只齿轮（ Z=96）实现组合，使中间轴可获得四正一倒的转速。中间轴的链轮（ Z=24）通过 3链条带动滚筒轴上高速端的空套链轮（ Z=32）转动；另一链轮（ Z=19）通过 3链条将动力传到猫头轴，并由猫头轴上的链轮（ Z=24）通过 3链条带动滚筒轴低速端空套链轮（ Z=62）转动。由滚筒轴上高、低速端的两只离合器（ 离合，可使滚筒轴获得八正两倒的转速。驱动钻井转盘的动力由滚筒轴上高速端空套链轮（ Z=32）通过 2链条，传递到转盘驱动轴空套链轮（ Z=27）上，由转盘驱动轴上离合器（ 离合，将动力通过链轮（ Z=20）、2”链条带动转盘转动，转盘可获得四正一倒的转 速，如图 示。绞车的辅助刹车采用先进的美国伊顿公司 236车，与滚筒轴之间采用渐开线花键联接，手动离合。 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 13 图 五 绞车传动示意图 车传动系统参数 绞 车基本参数 如表 一 所示： 表 一 绞车基本参数 最大输入功率 7351000 滚筒轴最大直径 230筒刹车直径 1168228（ 469） 滚筒中心直径与长度 5331028（ 21401/2） 滚筒驱动链为 13/4P，三排链 传动链 13/4P，双排链 驱动链 11/4P，三排链 驱动速度 正转速度： 4 反转速度： 2 滚筒速度 正转速度： 8 反转速度： 2 总高、底座宽度、总长 239421508859石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 14 第三章 零件的三维造型 维造型概念 三维造型 : 三维造型有三种层次的建立方法，即线框、曲面和实体，也就是分别对应于用一维的线，二维的面和三维的体来构造形体。通过计算机辅助设计建立的立体的、有光的、有色的生动画面，虚拟逼真地表达大脑中的 产品设计 效果，比传统的二维设计更符合人的思维习惯与视觉习惯。三维造型技术从最初的三维 用软件有 、 3DS 。本次毕业设计所需绘制的零件我全部采用 行造型。 概述 在中国也有很多用户直接称之为 “ 破衣 ” 。 1985 年， 司成立于 美国 波士顿，开始参数化建模 软件 的研究。 1988 年， 过 10 余年的发展， 经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了 文名野火 6)。 系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、 产品数据管理 等等。 提供了全面、集成紧密的产品开发环境。是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的 实体造型 系统，并且具有单一数据库功能的综合性 件。 的特点和优势 经 过 20 多年不断的创新和完善， 在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势： 参数化设计和特征功能： 采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 单一数据库： 像一些传统的 谓单一数 据库，就是工程中的资料全石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 15 部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何 一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。 例如，一旦工程详图有改变， 控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 全相关性： 所有模块都 是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 基于特征的参数化造型： 用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 数据管理： 加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了而使之成为可能。 装配管理： 基本结构能够使您利用 一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 易于使用： 菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 16 习和使用。 体的零部件造型 针对 石油钻机绞车传动系统的设计，主要传动零件有输入轴、中间轴、猫头轴、滚筒轴以及转盘过桥轴，各个轴之间通过齿轮或者链轮进行运动及能量的传递。以下是几个关 键零部件的造型详解： 间轴链轮的绘制 首先根据二维图的图纸说明，分析绘图顺序。 根据图纸说明，我先绘制外部整体轮廓，在打开 设置好各种参数后，首先点击 （旋转）按钮，然后选取一个草绘平面 下图） 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 17 添加中心线（如下图） 根据二维图尺寸绘制如下图草绘 完成后点击 按钮，然后选取旋转中心轴 ， 最后点击下图右上角的绿色勾子按钮石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 18 完成外部轮廓的绘制（如下图）。 接下来绘制链轮的内孔，点击 （拉伸）图标，选取链轮的外端面作为草绘平面，如上述说明一 样绘制二维图纸的要求尺寸，如下图 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 19 点击 完成草绘如下图 点击如图所示图标 实现反向拉伸，如下图 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 20 再点击去除材料 ，最后点击去除拉伸的深度，为了方便起见，我可以选择拉伸去除材料至某个面，点击 图标，然后选择链轮的另一端面作为拉伸去除材料的终止面（如下图） 最后点击右上角的绿色勾子完成拉伸内孔的绘制如下图 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 21 最后来对链轮链齿进行造型，点击拉伸图标 ，选取如图所示曲面作为草绘平面 添加好中心线后先绘制链轮的齿根圆、齿顶圆以及分度圆，如下图所示 再以中心线与分度圆的交点为圆心画链轮的基 圆如下图所示 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 22 根据链轮齿数要求，添加一条中心线如图所示（角度为 360/齿数） 同样，以新添加的中心线和分度圆的交点为圆心再画一个基圆如下图所示 然后点击 图标，绘制一条曲线使其与两圆均相切，（可随意画最后点击约束条件，约束相切即可），如下图所示 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 23 点击 修剪曲线至如下图所示 镜像上面红色的曲线（先选中该曲线，再点击 ，然后选择竖直的中心新为对称线镜像），得到如下图 石油钻机用动力绞车传动系统设计 杨峰 机械 81001 2