螺桿泵采油技術(shù)具有投資少、效率高、適應(yīng)性廣和故障率低等特點(diǎn)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于油田采油生產(chǎn)中。
目前螺桿泵采油系統(tǒng)采用地面電機(jī)和減速裝置通過(guò)細(xì)長(zhǎng)抽油桿驅(qū)動(dòng)井下螺桿泵，這種驅(qū)動(dòng)方式由于抽油桿旋轉(zhuǎn)時(shí)處于長(zhǎng)期循環(huán)扭曲狀態(tài)，系統(tǒng)很容易出現(xiàn)故障。
因此，為_(kāi)安全和_率采油生產(chǎn)，需要將螺桿泵由地面驅(qū)動(dòng)改為井下驅(qū)動(dòng)。本文針對(duì)螺桿泵采油生產(chǎn)中井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)需要的一種體積小、傳遞功率大的減速器為研究目標(biāo)，對(duì)井下驅(qū)動(dòng)減速器的類型選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、制造和實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。首先根據(jù)收集到的相關(guān)資料綜合介紹國(guó)內(nèi)外機(jī)械采油技術(shù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
對(duì)目前使用的各種減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和論證，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究和設(shè)計(jì)情況，并根據(jù)井下螺桿泵的工作條件，提出封閉式功率分流行星減速器作為聯(lián)接潛油電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵工作的減速器的方案。完成了減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性分析，并在理論上推導(dǎo)出了減速器的傳動(dòng)比計(jì)算公式，各個(gè)行星輪受力力矩計(jì)算公式和包絡(luò)蝸桿減速機(jī)的效率計(jì)算公式。
根據(jù)井下工作的實(shí)際條件和要求的減速器傳動(dòng)性能，建立了以減速器體積_小為優(yōu)化目標(biāo)的減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，確定了優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量和約束條件，通過(guò)編寫(xiě)程序運(yùn)行，完成了對(duì)優(yōu)化模型的求解，得到了減速器的_傳動(dòng)參數(shù)。應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，用實(shí)例進(jìn)一步論證減速器的優(yōu)化參數(shù)滿足井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵 減速機(jī)的傳動(dòng)比、效率、功率分流分配以及外形尺寸等要求。提出利用聯(lián)接花鍵間隙實(shí)現(xiàn)行星輪均載的原理和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了行星輪的均載。
_后完成了提出的減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并利用三維建模軟件Solidworks對(duì)整個(gè)減速器進(jìn)行CAD三維參數(shù)化實(shí)體造型建模、虛擬零件、部件設(shè)計(jì)及虛擬裝配，直觀再現(xiàn)整個(gè)減速器工作狀態(tài)的真實(shí)情況，完成減速器裝配體的干涉檢查和轉(zhuǎn)動(dòng)仿真檢查。
完成減速器主要零部件有限元應(yīng)力分析和變形分析，得出零件在受載情況下的應(yīng)力應(yīng)變圖和相應(yīng)零件受載應(yīng)力分布周期變化圖。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定減速器零件的制造工藝、合理結(jié)構(gòu)、使用材料和熱處理方法等，完成減速器樣機(jī)制造和裝配。
安裝調(diào)試減速器，進(jìn)行減速器的性能測(cè)試試驗(yàn)，分析所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)估減速器的應(yīng)用性能。
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