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3000马力电驱动齿轮传动绞车设计研究

王定亚  
【摘要】: 绞车是钻机的核心部件。为开发国内大型石油钻机市场,本文完成了9000m钻机配套的3000马力钻井绞车的设计研究。 3000马力电驱动齿轮传动绞车课题为国家十五期间重大装备国产化项目“ZJ90DB钻机”的子课题,绞车为全新设计,绞车的设计思想突破了当前国内现有绞车结构模式,结构独特、新颖。绞车设计采用了交流变频、液控盘刹、伊顿气控多盘刹车等最新国际先进技术,其特点是:绞车只设两档,换档采用高、低速离合器换档方式,动力从滚筒一侧输入,各主要单元模块采用联轴器连接,传动选用齿轮变速形式等。 3000马力电驱动齿轮传动绞车设计要点如下: (1)介绍了现有绞车类型、结构和性能特点,阐述了绞车今后的发展趋势和开发设计3000马力大型绞车的目的、意义及国内外石油钻井绞车的研究现状。 (2)阐述了绞车的功能、原理,在充分分析确定了绞车主要组成元件形式的情况下,建立了4种绞车方案,通过方案对比和工艺性、可靠性、经济性、运输安装维修性、标准化、通用性、技术性等综合分析,择优选择出绞车设计传动方案,并对此方案的可行性进行了分析。 (3)确定了绞车基本参数,同时对绞车主要组成系统如电动机、绞车滚筒、变速传动箱、主刹车、辅助刹车、离合器等进行了详细的参数设计和配套选型。 (4)建立了绞车转速与扭矩、大钩速度与钩载、快绳拉力之间的关系及绞车提升性能曲线,同时介绍了绞车交流变频、液压盘刹、气动辅助刹车、高、低速离合器等控制系统。 (5)系统的设计了绞车总体、变速箱总成、滚筒轴总成等图形结构,介绍了绞车及主要部件的结构特点,详细绘制了滚筒轴等关键零件结构尺 寸图形。 (6)绞车强度设计以滚筒轴、变速箱输出端低速级齿轮等典型零件 为设计重点,先后从模型简化、受力分析、应力计算、静强度、疲劳强度 和可靠性设计等多方面着手,进行了全面系统的设计,同时对其它重要零 件如变速箱三根轴、输入齿轮、主要轴承、关键联接键、滚筒体等也进行 了强度设计。 (7)在设计的基础上,总结了3000马力电驱动齿轮传动绞车的性能 特点,并对本文设计的绞车未来进行了前景展望。


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