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1、碳纤维杆作业车光杆起升装置的整体旋转机构设计及分析摘 要：本论文是针对碳纤维杆作业车光杆起升装置的整体旋转机构设计及分析，碳纤维连杆作业车目前在采油及修井作业中使用比较广泛，主要是因其操作简单方便，移动性强，作业灵活。所以，也有较好的发展前景。碳纤维杆作业车主要进行旋转机构的空间结构，驱动装置和减速装置的设计，应遵循结构简单、便于制造、使用安全、经济合理的原则。借鉴起重机旋转机构的设计思路以及安装空间位置的限制，选择定柱式旋转支撑装置，并合理设计固定支撑装置的外形及尺寸，保证其经济性、安全性和实用性。然后进行旋转机构传动方案的确定，采用低速大扭矩液压马达驱动，再经由齿轮减速器使整套装置获得所需
2、的工作要求。其中，减速装置设计采用了行星轮传动，这样不仅能保证了作业车平稳、安全的工作，而且有效地利用了固定支撑的内部空间，进一步减小了旋转机构的体积，有更好的实用价值。关键词：碳纤维杆、作业车、旋转机构、行星轮系Carbon fiber rods working vehicle lifting device rod Mechanis Design and Analysis of the overall rotationAbstract:This paper is the carbon fiber rod for operating car light bar lifting devices
3、overall design and analysis of rotating bodies. Carbon fiber rod operating vehicles currently used in oil production and workover more extensively .Mainly because of its simple operation, highly mobile, flexible work.Therefore, there are good prospects.The design of rotating mechanism of carbon fibe
4、r rods working vehicle is mainly the design of of the spatial structure , Drive , Reduction gear, Which should follow a simple structure, easy to manufacture, use security, economic and rational principles。Reference crane rotating body design ideas，and installation of spatial constraints. T朗读显示对应的拉丁
5、字符的拼音TTtTThe column rotation supporting device set should be Selected. And the rational design of a fixed shape and size of supporting device, To ensure their economic, safety and practicality. Then rotate the body to determine transmission scheme. This device uses low speed high torque hydraulic mo
6、tor drive. Then through the gear reducer,which make the entire package to obtain the necessary requirements for the work. Deceleration devices designed with a planetary gear drive. where， This can not only ensure the smooth operation vehicle, a safe working. And effectively use of the internal space
7、 of the fixed support. Further reduce the size of the rotating body.Key words: Carbon fiber rods,Operating vehicles, Rotary mechanism目录1 绪论111 修井设备11.1.1 修井设备概述11.1.2 修井机的类型11.1.3 修井机的组成结构21.1.4 修井井架部件介绍31.2 碳纤维杆作业车简介71.2.1 碳纤维杆作业车的组成71.2.2 碳纤维杆作业车发展现状81.2.3 碳纤维杆作业车发展方向81.3 作业车旋转机构简介91.3.1 旋转支撑装置的形式
8、与构造91.3.2 旋转驱动装置121.3.3 设计旋转机构应注意的问题141.3.4 旋转机构在起重机中的应用151.4 设计方案拟定152 作业车旋转机构减速装置设计172.1 行星齿轮减速器结构设计172.1.1 行星轮系的传动类型的选取172.1.2 行星齿轮传动的配齿计算172.2 齿轮的设计计算182.2.1 齿轮类型、精度等级、材料的选取182.2.2按齿面接触强度计算182.2.3 按齿根弯曲疲劳强度计算192.2.4 几何尺寸计算202.2.5 各齿轮参数计算203 轴的设计计算213.1 高速轴的设计计算213.1.1 轴最小直径的确定213.1.2 轴的结构设计213.1
9、.3 轴上载荷的计算223.1.4 轴的强度校核223.1.5 精确校核轴的疲劳强度243.2 低速轴的设计计算253.2.1 已知条件253.2.2 材料选择253.2.3 轴径设计253.2.4 轴的结构设计253.2.5 受力分析263.2.6 校核轴的强度273.2.7 校核键的强度284 轴承的校核294.1 轴承的选型294.2 轴承的校核294.3 计算轴承的寿命304.4 轴承的润滑304.5 轴承的密封305 联轴器的选择与校核315.1 联轴器的选择315.2 联轴器的校核316 键的校核327 液压马达的选用337.1 修井机液压系统组成部分337.2 修井机液压系统的主
10、要性能参数337.3 液压系统结构及工作原理337.4 液压马达的选用应考虑的因素34设计总结36参考文献37致谢3939 1 绪论11 修井设备1.1.1 修井设备概述 修井设备是用来对井下管柱或井身进行维修或更换而提供动力的一套综合机组。它包括动力机、传动设备、绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、转盘、修井泵和其他辅助设备。修井机主要是用于油水（气）井中小修及大修的一套综合机组，修井工艺对修井机的基本要求是：（1）起下钻具能力：为了起下钻具，要有一定的起重能力和起升速度。由修井机的起升系统承担。（2）旋转能力：为了带动钻具、整形工具、套铣头、钻头及其他磨套钻铣工具而旋转磨（套、钻）进
11、等，要有一定的扭矩和转速。由修井机的旋转系统承担。（3）循环洗井能力：为了保证正常钻（套、磨）进、冲洗井底及携带钻屑等，要有一定的压力和排量循环修井液。由修井机的循环系统承担。具有以上三大工作能力的修井机设备称为修井机的三大工作机组，它主要有绞车、井架、天车、游车大钩、转盘、水龙头及修井泵等组成。1.1.2 修井机的类型修井机是修井施工中最基本最主要的动力来源，按其运行结构分为履带式和轮胎式两种形式（其外形结构示意图如图1-1所示）。履带式修井机一般不配带井架，其越野性好，适用于在低洼泥泞地带施工；缺点是行走速度慢，在公路上行走需保护路面不被轧坏而有所限制。轮胎式修井机一般配带自背式井架，行走
12、速度快，施工效率较高，适合快速转般的需要；其缺点是在低洼、泥泞地带、雨季翻浆季节行走和进入井场相对受限制。图1-1 修井机外形结构示意图1.1.3 修井机的组成结构一套完整的修井机主要有八大系统、设备组成。(1) 起升系统：起升系统是由绞车、井架、天车、游车大钩及钢丝绳等组成.绞车是修井机的核心部件，为典型的密闭框架式结构，主要由（捞砂）滚筒总成、刹车系统、绞车机架和护罩总成、天车防碰装置、刹车冷却装置等组成。游车和大钩是石油天然气钻采和修井作业中的起下钻杆、油管、抽油杆及各种钻具的重要提升设备，其优点是：整体尺寸小、结构紧凑，缩短了游动滑车和大钩的组合长度，便于充分利用井架高度，操作方便，更
13、适宜于与修井机配套使用。(2) 旋转系统：旋转系统是由地面转盘、水龙头和井下钻具等组成。转盘在作业中用来承托管柱重量，提供扭矩和转速。南阳石油机械厂生产的转盘具有承载能力高、运转平稳、润滑良好、锁紧可靠、重量轻，便于安装维修等特点。(3) 循环系统：循环系统设备很多，主要有修井泵、地面管汇、立管、水龙带、修井液净化（处理、配置）设备及井下钻具等组成。(4) 动力设备：动力设备是由柴油机或电动机等组成，为钻机的正常运转提供动力。是修井机种用于驱动绞车、钻井泵和转盘等工作机组的动力设备。(5) 传动系统：传动系统又称为联动机组，指的是动力机与工作机之间的各种传动设备及部件。传动方式一般是机械、电、
14、气、液联合使用。大部分转盘修井机目前是机械传动为主，其他传动为辅的联合传动。修井机从动力机到工作机之间的传动件，采用齿轮、链条及传动轴，修井机的主要传动路线如下： 驱动绞车、转盘（称钻进或起下钻作业）。 发动机传动箱角传动箱/并车箱绞车（起下钻作业）； 发动机传动箱角传动箱/并车箱绞车转盘传动装置转盘（钻进作业）。 驱动运载车（行走工况）。 发动机传动箱降距箱前、后桥。(6) 控制系统：较先进的修井机多以机械、电、气、液联合控制，也有采用专用机械控制、气控制、液压控制、电控制的。机械控制设备有手柄、踏板、操纵杆等；气（液）动控制设备有气（液）元件等、工作缸等；电控制设备有基本原件、变阻器、电阻
15、器、继电器、微型控制等。(7) 修井机底座：修井机底座主要由钻台底座、及泵底座以及主要辅助设备底座等组成，一般采用型钢或管材焊接而成。(8) 辅助设备：现代化的石油修井机还有一些辅助设备，如供电、供水、供油、器材储存、防喷防火设施、修井液的配置、储存、处理设施及各种仪器和自动记录仪表等，以满足健康、安全、环保等要求。1.1.4 修井井架部件介绍 井架是井架是修井机的重要组成部件之一，它在修井生产过程中，用于安放悬挂天车、游车、大钩、吊环、吊钳等起升设备与工具，用于安放和悬挂立管、水龙头、水龙带等泥浆循环设备与工具，以及起下与存放钻杆、油管、抽油杆等工具(图1-2)。井架移运时平放在运载车的前支架上。因此井架在满足修井过程中各种工况组合所需负荷能力的同时，必须有足够的刚性和稳定性，又尽量小的重量和外形尺寸，利于拆装、移运、维修及修井作业等。
