石油鉆機用萬向聯軸器轉矩的特性

   石油鉆機采用的萬向聯軸器一般均為雙十字軸式,常采用對中排列或Z型排列,其承受的工況為重載荷、中低速度,軸間角一般不大于12°。根據石油鉆機的工作理論,對聯接各種工作機的萬向聯軸器較大工作轉矩計算公式進行了分析和確定;據此,對用于各種鉆機不同場合的萬向聯軸器較大工作轉矩做了定量計算。石油鉆機用萬向聯軸器通常使用的場合是,柴油機與變矩器之間、傳動箱之間、傳動鉆井泵和轉盤。研究了軸間角和轉速對萬向聯軸器轉矩的影響,并對影響程度做了定量分析。對石油鉆機現用萬向聯軸器的許用轉矩進行了全 面校核,揭示了其蘊含的轉矩平安系數。石油鉆機用萬向聯軸器給出的許用轉矩具有較大平安系數,只要根據較大轉矩值小于許用轉矩值來選擇相應型號的萬向聯軸器,可平安工作。

目前國產石油鉆機上所用的萬向聯軸器有W型、WB型和WC型三種,用得較多的是W型,主要由一個花鍵叉頭、一個壓配合叉頭和一根一端有可在花鍵叉頭內滑動的花鍵而另一端與壓配合叉頭過盈配合的花鍵軸所組成,叉頭通過裝在上面的十字軸與需聯接軸的法蘭叉頭相聯。WB型和WC型結構與W型基本相同,但WB型和WC型的連接法蘭處變加了平鍵。而WC型十字軸與叉頭聯接處采用整體軸承座式,其結構緊湊。但無論哪種結構型式,與設計和選用密切相關的有轉矩、轉速和軸間角三個參數。轉矩問題,由于萬向聯軸器在石油鉆機不同工作機的聯接處使用,有其性,須進行研究和確定。著重探討石油鉆機用萬向聯軸器的較大工作轉矩和許用轉矩的確定問題。研究的思路是:根據石油鉆機的工作理論,確定出用于聯接各種工作機的萬向聯軸器的較大工作轉矩的計算公式;對用于各種鉆機上不同場合的萬向聯軸器的較大工作轉矩進行計算;研究軸間角和轉速的變化對萬向聯軸器轉矩的影響,定量分析影響程度;對現用萬向聯軸器的許用轉矩進行全 面校核,揭示其蘊含的轉矩安 全系數。通過研究,希望對石油鉆機用萬向聯軸器轉矩特性有一個比較全 面的了解,為石油鉆機用萬向聯軸器標準的制訂打下基礎,較大工作轉矩的確定提供了用于石油鉆機部分工作機的萬向聯軸器較大工作轉矩的計算公式,因傳動轉盤的萬向聯軸器的較大工作轉矩比較,所以需根據主參數法求得。

較大工作轉矩的計算方法(1)聯接柴油機輸出的萬向聯軸器較大工作為了解給出的許用扭矩的穩妥性究竟多大,依據聯軸器結構、材質和幾何尺寸,用強度理論對幾種萬向聯軸器的十字軸、花鍵和叉頭等主要承載部件做了分析校核,求得了各自蘊含的安 全系數。十字軸的材料為20CrMoTi,表面經滲碳處理,主要校核其軸徑與軸肩結合處的彎曲強度,在校核中考慮了軸間角引起的附加彎矩的影響。花鍵的失效主要是工作面被壓潰(靜聯接)或工作面過度磨損(動聯接),因此主要校核其工作面上的擠壓應力和工作面上的動壓力。萬向聯軸器的花鍵材料一般為中碳合金鋼經調質處理,型式為矩形花鍵。叉頭為鑄鋼件,材料一般為35CrMo,它與十字軸組成聯接支承,故在工作中叉頭體受到由支承反力引起的彎曲和剪切應力。分析可知,危險截面一般在與十字軸軸孔中 心線成45°處,故可求出該處的較大應力并作強度校核。此外,還需校核十字軸軸承的工作壽命。經過分析計算,求得了W型萬向聯軸器各主要承載部件在許用轉矩下所具有的強度安 全系數。