浅谈弧齿锥齿轮在钻机设计中的应用.pdf
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1、2 0 2 3年6月地质装备浅谈弧齿锥齿轮在钻机设计中的应用朱立强1,2,孔令沪1,2,程林1,2,任立坤1,2,王洪炜1,2,王浩1,2(1.河北省地质矿产勘查开发局国土资源勘查中心,石家庄 0 5 0 0 8 1;2.河北石探机械制造有限责任公司,石家庄 0 5 0 0 8 1)摘 要:随着弧齿锥齿轮的加工技术逐渐成熟,弧齿锥齿轮在钻井行业应用得也越来越广泛。针对原来钻机中变速、分动箱体及转盘等部件因为采用直齿锥齿轮而产生的噪音大、承载能力低,传动不平稳等现象,现在越来越多的生产厂家逐步用弧齿锥齿轮来替代,对提高钻机的效率使用寿命,改善工作环境等具有重要的意义。本文结合实际加工和工地施工情
2、况,通过理论设计对变速箱锥齿轮进行了优化。关键词:弧齿锥齿轮;设计参数;优化中图分类号:P 6 3 4.3;T H 1 3 2.4 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9 2 8 2 X(2 0 2 3)0 3 0 0 0 9 0 3D i s c u s s i o n o n t h e A p p l i c a t i o n o f S p i r a l B e v e l G e a r s i n D r i l l i n g M a c h i n e D e s i g nZ HU L i q i a n g1 2 K O N G L i n g h u1 2 C H
3、E N G L i n1 2 R E N L i k u n1 2 WA N G H o n g w e i1 2 WA N G H a o1 21 L a n d R e s o u r c e s E x p l o r a t i o n C e n t e r H e b e i B u r e a u o f G e o l o g y&M i n e r a l E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t S h i j i a z h u a n g H e b e i 0 5 0 0 8 1 C h i n a2 H e
4、b e i S h i t a n M a c h i n e r y M a n u f a c t u r i n g C o L t d S h i j i a z h u a n g H e b e i 0 5 0 0 8 1 C h i n aA b s t r a c t A s t h e p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y o f s p i r a l b e v e l g e a r s g r a d u a l l y m a t u r e s s p i r a l b e v e l g e a r i n d r i
5、 l l i n g i n d u s t r y i s m o r e a n d m o r e w i d e l y u s e d I n r e s p o n s e t o t h e p h e n o m e n o n o f h i g h n o i s e l o w l o a d-b e a r i n g c a p a c i t y a n d u n e v e n t r a n s m i s s i o n c a u s e d b y t h e u s e o f s t r a i g h t b e v e l g e a r s i
6、 n t h e v a r i a b l e s p e e d t r a n s f e r b o x a n d r o t a r y t a b l e c o m p o n e n t s o f t h e o r i g i n a l d r i l l i n g r i g m o r e a n d m o r e m a n u f a c t u r e r s a r e g r a d u a l l y r e p l a c i n g t h e m w i t h s p i r a l b e v e l g e a r s w h i c h
7、 i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r i n c r e a s i n g t h e e f f i c i e n c y a n d l i f e s p a n o f d r i l l i n g r i g a s w e l l a s i m p r o v i n g t h e w o r k i n g e n v i r o n m e n t T h i s a r t i c l e o p t i m i z e s t h e g e a r b o x b e v e l g e a r t h
8、 r o u g h t h e o r e t i c a l d e s i g n b a s e d o n a c t u a l p r o c e s s i n g a n d c o n s t r u c t i o n s i t e c o n d i t i o n s K e y w o r d s s p i r a l b e v e l g e a r d e s i g n p a r a m e t e r o p t i m i z a t i o n 收稿日期:2 0 2 2 0 4 1 2 作者简介:朱立强(1 9 8 3-),男,机械设计制造及其自
9、动化专业,工程师,从事钻井设备、地质钻具研发工作,E-m a i l:8 4 9 4 1 7 5 5 8 q q.c o m。0 引言弧齿锥齿轮采用收缩齿,齿轮产形冠轮上的齿线是圆弧,因此弧齿锥齿轮传动平稳、噪声低,承载能力高于直齿锥齿轮,具有便于控制和调整齿面接触区、对安装误差和变形不太敏感等特点。适用于圆周速度v 5 m/s的相交轴齿轮传动或转速n1 0 0 0 r/m i n,以及重载的传动1。现在水井及各类钻机中越来越多地采用弧齿锥齿轮来代替直齿锥齿轮2。钻机中通常用于变速箱、分动箱或转盘等部位,轴夹角=9 0,有特殊要求时,允许9 0,一般常用螺旋角=3 5 3。弧齿锥齿轮传动具有重
10、合系数大、传动平稳、承载能力高、使用寿命长及能实现大传动比等优点,广泛应用于航空、航天和汽车机械传动系统中的空间传动4,而且国内的矿山、冶金、水泥、石油及船舶工业也逐渐采用了精度越来越高的弧齿锥齿轮。我国从2 0世纪6 0年代中期开始对弧齿锥齿轮进行了相关研究,随着国内制造业发展水平的提升,数控铣齿机逐渐普及,高速和重载条件下的弧齿锥齿轮副的设计、生产、制造成本也越来越低。齿轮副在相对运动、润滑、传动效率、承载能力、振动噪声、节能高效等方面也满足了地质钻探领域的有关要求。地质钻探机械开始对弧齿锥齿轮的应用呈上升趋势,尤其是在钻机的变速箱、分动箱、卷扬机、转盘9朱立强等:浅谈弧齿锥齿轮在钻机设计
11、中的应用第2 4卷 第3期等系统部件7。本文以目前市场中常见的6 0 0 m水井钻机变速箱为例,浅谈弧齿锥齿轮在钻机中的设计。1 弧齿锥齿轮主要参数初算按传动要求,轴夹角=9 0,螺旋角=3 5,齿数比初值u0=1.3,小轮转矩T1按4 0 0 0 Nm计算,小轮大端分度圆直径初值d1 0=1 9 0 mm,小齿轮左旋,大齿轮右旋,设计图见图1。图1 弧齿锥齿轮设计图F i g.1 D e s i g n d r a w i n g o f s p i r a l b e v e l g e a r小轮齿轮齿数初选z1=2 7;大轮齿数z2=u0z1=3 5.1,圆整后大轮齿数z2=3 5;大
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