开题报告-应用于长冲程抽油机的换向减速器设计

毕业设计(论文)开题报告题目：应用于长冲程抽油机的换向减速器设计一、毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）（1）抽油机减速器的概述减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮—蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机械中应用很广。减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。联轴器联轴器高速轴中间轴低速轴电动机减速器系统框图第一种，目前最多应用也是市面上出售最多的一种抽油机的型号是JHL型油田抽油机专用减速机。它采用了双圆弧齿形圆柱齿轮，其具有承载能力大，使用寿命长，工作平稳，噪音小，密封性能好，安全可靠，安装使用方便等特点，适用各种野外条件下的连续作业，也可适用于矿用绞车。第二种，油田用硬齿轮减速机是按照国家标准（GB19004-88)生产的，主要包括ZDY（单级）、ZLY（两级）、ZSY（三级）很ZFY（四级）四大系列。性能特点：1、中心距，传动比等主要均优化设计，主要零、部件性好。2、齿轮均采用优质合金刚渗碳、淬火而成，齿轮硬度达HRC58-62。3、体积小、重量轻、精度高、承载能力大、寿命长、可靠性高、传动稳、噪音低。4、一般采用池润滑，自然冷却，当热力率不能满足时，可采用循环油润滑或风扇，冷却盘管冷却。第三种，抽油机专用摆线针轮减速机。采用行星传动原理，摆线针轮啮合，设计先进、结构新颖。特点：1、传动比大。一级减速时传动比为1/6--1/87。两级减速时传动比为1/99--1/7569；三级传动时传动比为1/5841--1/658503。另外根据需要还可以采用多级组合，速比达到指定大。2、传动效率高。由于啮合部位采用了滚动啮合，一般一级传动效率为90%--95%。3、结构紧凑，体积小，重量轻。体积和普通圆柱齿轮减速机相比可减小2/1--2/3。4、故障少，寿命长。主要传动啮合件使用轴承钢磨削制造，因此机械性能与耐磨性能均佳，又因其为滚动摩擦，因而故障少，寿命长。5、运转平稳可靠。因传动过程中为多齿啮合，所以使之运转平稳可靠，噪声低。6、拆装方便，容易维修。7、过载能力强，耐冲击，惯性力矩小，适用于起动频繁和正反转运转的特点。第四种，三环减速机由三片相同的内齿环板带动一个外齿齿轮输出，故称为三环减速器，属平行轴一动轴齿轮传动减速器，齿轮啮合运动属于动轴轮系，具有少齿差行星传动特征，输出与输入轴间平行配置，又有平行轴圆柱齿轮减速器的特征。具有承载和超载能力强、传动比大、分级密集、效率高、结构紧凑、体积小、质量轻、装拆维修方便、适用性宽广等优点。工作特点：1、工作环境温度为-40℃C~+45℃，环境温度低于0℃时，启动前润滑油应预热。2、高速轴转速不得超过功率表中规定的最高值。3、瞬时允许尖锋转矩为额定转矩的2.7倍。4、适用于连续，短时或断续工作制，可正反转。5、减速器与原动机（常用电动机）和工作机之间应用非刚性联轴器且其轴心线应严格对中。还有一种不常用的：组合减速机。即为满足不同的作业需求，根据一定的原理将两个或多个部件组合在一起使用的减速机。常见的组合系列有无级变速器系列无级、WJ系列减速器组合；万能组合式减速机，UDL与NMRV组合减速机，PC与NMRV减速机组合，NMRV与NMRV组合减速机，蜗杆减速器与无级变速器组合，DR系列与MB系列组合，JWB-X系列无级变速器，JWB-X无级变速器+WWJ杆减速器，多功能多面体硬齿面组合，DMB系列无级变速器与WJ系列螺轮减速器机组合减速机，环锥差动行星无级变速器与摆线针轮减速器组合等。（2）抽油机减速器在国内外的发展及现状总述20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。促使减速器水平提高的主要因素有：①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。③结构设计更合理。④加工精度提高到ISO5－6级。⑤轴承质量和寿命提高。⑥润滑油质量提高。自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品做出了贡献。20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40－50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8－9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4－5级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。进入21世纪，国外又陆续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块化设计的杰特点，而且，在承载能力、总体水平，外观质量方面又有明显提高。（3）抽油机减速器的发展趋势在市场经济条件下，油田开发必须以经济效益为中心。因此，依靠技术，节能降耗，挖潜增效将是油田开发永恒的主题，也是抽油机发展的方向。通过对我国现有抽油机减速器的分析研究，可以看出我国抽油机减速器全面系统真实的发展趋向，主要体现在以下14个方面：(1)向多品种方向发展；(2)科研设计与制造向多方位方向发展；(3)理论与科研向高水平方向发展；(4)向高适应性发展；(5)向高效节能方向发展；(6)向高综合经济效益方向发展；(7)向尽量满足采油工艺需要方向发展；(8)向高技术方向发展；(9)向高可靠性方向发展；(10)向高性能方向发展；；(11)向增大冲程方向发展；(12)向长冲程无游梁抽油机方向发展；(13)向精确平衡方向发展；(14)向标准化、系列化、通用化方向发展。二、主要研究内容、拟采用的研究方案、研究方法或措施（1）主要设计内容：本课题设计一个换向减速器，使电动机一个方向的转动变为周期性的正反转运动，使与之相联的驱动轮对固定于其上的钢丝绳不断地进行缠绕和释放。（2）研究方案：调查减速机发展现状，对其有一个大致的了解。对各种减速机仔细了解，找出其中能适用抽油机使用的长冲程低冲次的减速机。3.搜索各厂家企业生产使用的专用抽油机减速机，找出它们的特点和不足。4.了解目前的新型油田抽油机用的减速机的技术发展。根据这些前期的研究工作，自己设计一种换向减速器，能适应大载荷、大扭矩，满足长冲程、低冲次的滚筒式抽油机。现初步制定了一个方案，采用内外齿轮交换啮合的方式进行换向。此换向减速器主要有一个输入轴和两个输出轴，输入轴由电动机进行驱动力的输入，两个输出轴连接重物，双轴平行正方向输出，怎样来控制正方向输出呢？我们通过内外齿轮交换啮合的方式进行换向，达到正反向输出。在减速箱内部，当需要进行上冲程时，输入轴上的外齿轮与输出轴上的外齿轮啮合，使输出轴上的外齿轮反向转动；当进行下冲程时，输入轴上的外齿轮与另一输出轴上的内齿轮啮合，使输出轴上的内齿轮正向转动。那怎样控制齿轮的啮合呢？我们采用电磁离合器和机械换向，需要时自动换向。一般的换向类型有电机直驱、液压换向、机械换向、电磁离合换向等。三、重点难点以及展开的工作重点：长期在大负载和扭矩下稳定的减速器的换向机构难点：各传动齿轮的结构设计及参数设计，三维装配结构设计，换向机构的设计，已经展开的工作：网上查阅有关书籍和资料，了解设计的大致方向，了解抽油机减速器的现状及趋势，了解减速器的换向特点。四、工作方案及进度计划1～2周：调研，查阅相关资料，完成开题报告；3～4周：总体设计以及方案论证，深化方案具体实施步骤，开题报告；5～6周：分析机减速器工况，确定减速器的换向结构，并根据工况确定计算准则；7～8周：减速器换向的具体方案设计；9～10周：各传动齿轮的结构及参数设计，外文资料的翻译，准备中期检查；11～12周：三维装配结构设计以及分析；13～14周：完成装配图设计，验证校核；15～16周：修改毕业论文及准备毕业答辩；参考文献[1]邹亦炯,刘卓钧,赵贵祥等.抽油机[M].北京:石油工业出版社,1994[2]黄秀华,韩志昌.游梁式抽油机(第一版)[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2001[3]张建军,李向齐,石慧宁.游梁式抽油机设计计算[M].北京:石油工业出版社,2005.6[4]崔振华,余国安等.有杆抽油系统[M].北京:石油工业出版社,1994.2[5]张自学,兆文清等.国内外新型抽油机[M].北京:石油工业出版社,1994[6]杨文军.节能抽油机调查报告[J].中油集团公司开发部，1999.5[7]张连山.国外抽油机的技术发展,石油机械,1999,(4)[8]张连山.关于国内抽油机发展趋向的几个问题[J].石油机械,1996,24(2)[9]周维.游梁式抽油机节能技术的现状与展望[J].石油矿场机械,1987,16(5):8-32[10]萧南平.游梁式抽油机节能新途径和节能蓄能器[J].石油机械,1996,4(7),36-37[11]张坤泉.用超高转差率电动机驱动抽油机的效益[J].石油矿场机械,1989,18(1)[12]钟平,李正平,黄建辉等.抽油机井高效节能技术[J].国外油田工程，2000(2)[13]孙俊茹,杨武成.丛式井抽油技术的发展趋势[J].中国新技术新产品,2009(11)[14]张连山.2010年世界新型抽油机技术发展预测[J].钻采工艺,1999,22(3)第106页[15]张连山.丛式井抽油机的发展前景[J].石油机械CPM,1993,11:21(11)[16]张永军,刘长丰,杨兰生.新型抽油机结构及其优化设计[J].哈尔滨科学技术大学学报，1992,[17]JamesF.Lea,HeraldW.Winkle，HenryV.Niekens.What,snewinartifieiallift.World011.2000,221(3):231-243[18]S.G.Gibbs:PredictingtheBehaviorofSuekerRodPumpingSystems.SellDevelopmentCo,Housto,Texas.J.P.T,July,1963[19]S.G.Gibbs:AGeneralMethedForPredictingRodPumpingSystemsPerformance.SPE,1977:6850[20]LeaJ.F.ModelingForeeonaBeamPumpingSystemWhenPumpingHighlyViseo