发布时间 : 星期三 文章2200马力泥浆泵毕业设计说明书 - 图文更新完毕开始阅读
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设 计 内 容 此方案优点：同方案一，此方案结构简单，容易加工，制造成本相对较低。 此方案缺点：在两者焊接的过程中，焊接部位会产生焊接应力；由于齿轮相对比较薄，产生的焊接应力也相对比大，所以在运行过程中焊接部位容易损坏；现在有很多种方案可以解决焊接应力，但是在解决的过程中又会影响轴和轴承的原有性能，又增加了制造成本。 2.3.3方案三：齿轮与轴整体锻造 此方案优点：相对于以上两个方案，此方案较为完美的解决了连接部位已损坏的缺点；并且在传动过程中齿轮与轴整体受力比较均匀，在转动过程中产生的震动比较小；也因为是整体受力，其可承受较大的载荷力。 此方案缺点：锻造成本比较高，锻件刚度比较大，机加工相对比较困难；在加工过程中，所需要的专用设备比较多，加工工艺比较复杂。 通过三种方案的对比，我选择第三种方案作为我的传动轴设计方案，虽然其加工成本比较高，加工工艺比较复杂，加工困难程度大，但是整体性能优良，不需要考虑连接处易损坏的问题，可谓一半多利。故最终选择第三种齿轮与轴整体锻造方案。 主要结论 传动轴零件二维图 传动轴零件三维图
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设 计 内 容 主要结论 第三章 相关设计计算 3.1 主要参数选择计算 3.1.1 排量 钻井泵的排量取决于钻井工艺的要求,本次设计原始数据中给出最大排量Q=51.9 L/s 排量Q=51.9L/s 3.1.2 泵的额定功率 泵的额定功率可以定义为泵工作于额定冲次时输入功率的名义值。由原始数据可知三 缸泵的额定功率 N=1640KW。 额定功率N=1640KW 3.1.3 泵压 主要是选定一台钻井泵的最高排出压力，即这台泵的最高设计压力，它主要取决于钻 井工艺的需要和液力端密封的耐压极限。 由 N=PQ0/0.95 式中 N—泵的额定功率 Q0—在额定冲次n时对应于某一尺寸缸套的理论排量; P—对应于同一缸套的最高泵压 取此泵的容积效率为0.95 则 P=0.95N/Q0=30MPa 3.1.4 冲程和冲次 取冲次 n=105次/s 泵压P=30MPa 取活塞的平均速度为1.3m/s，计算可得冲程s=372mm； 则取冲程 s=381mm 3.1.5 最大缸套直径 经计算可得最大缸径为D=190mm 3.1.6 实际排量Q1 由公式Q1=AsnZ可得实际排量为Q1=56.7L/s 最终在老师的指导和小组的讨论下我们得出的最合适数据是：冲次n为100冲每分钟， 冲程s为15英寸即381mm，容积效率取0.95。 所以可得出: 2200马力三缸单作用泥浆泵工况表 N=1640 KW s=381mm 缸径（mm） 200 190 180 170 160 150 泵压（M） 24.66 27.33 30.45 34.14 38.54 43.85 冲次输入功输出功 理论排量（L/s） (冲/s) 率（KW） 率（KW） 100 1640 1476 59.85 54.01 48.48 43.24 38.3 33.66 95 1559 1403 56.85 51.34 46.05 41.07 36.39 31.98 90 1476 1328 53.86 48.61 43.63 38.92 34.47 30.29 85 1394 1255 50.56 45.91 41.20 36.76 32.56 28.61
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设 计 内 容 80 75 70 1312 1230 1149 1181 1107 1034 47.84 44.88 41.89 43.21 40.51 37.81 38.78 36.36 33.94 34.59 32.43 30.26 30.64 28.73 26.81 26.93 25.25 23.57 主要结论 电 机 功 率 Pd=1741KW 链传动传动比为 i1=3， 齿轮传动比为 3.2 电动机的选择 电动机所需功率Pd=P/η0 其中 Pd为工作机所需要的输入功率(KW) η0为电机传动到工作机的总效率 P 为工作机的功率(KW) η0电机传动到工作机的总效率为 η0=η1×η2×η3 式中 η1、2、3分别为联轴器、链条传动、轴承的传动效率，取 η1=0.99、η2=0.97、η3=0.99。 可得 η0=0.99×0.97×0.99×0.99=0.942 则计算可得Pd=1741KW 经过查相关书籍选取 Y4504-4 型号电机，其额定功率为900KW，转速为1480r/min，即可满足传动要求。 3.3 传动比分配 滚子链的传动比 i1=1-5，圆柱齿轮传动的传动比,一般取 i2=1-8。 经计算可得 链传动传动比为 i1=3， 圆柱齿轮传动比为 i2=5。 3.4 齿轮设计计算 i2=5。 此次设计中由于较大的传递载荷，此处采用人字齿轮，在结构中将人字齿轮分成两个 斜齿轮则两个斜齿轮的轴向力相互抵消，人字齿轮的设计可以按照两个斜齿轮来设计。 3.4.1 选择精度等级、材料及齿数 （1）泥浆泵为重型机械，按 GB/T10095-1988，齿轮传动的精度等级为 8 级精度。 （2）材料的选择。 选小齿轮的材料为 40Cr(调质)，大齿轮的材料为 45 钢（调质）。 （3）选择小齿轮的齿数Z1=30则大齿轮的齿数：Z2=i×Z1=30×5=150 （4）选取螺旋角，初选螺旋角为30°。 3.4.2 按齿面接触强度计算 即：
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设 计 内 容 d1t?3主要结论 小齿轮传递的扭矩 T?31324 材料弹性影响系数 ZE?189.8MP12 齿宽系数?d?1 小齿轮的接触疲劳强度 ?Hlim1?650MP 大齿轮的接触疲劳强度 ?Hlim2?580MP 触寿命系数 KHN1?0.88 KHN2?0.87 接触疲劳许用应力2KtT1?u?1??ZHZE?2?d?????H?2 确定公式内的各计算数值 （1） 试选载荷系数Kt?1.6 （2） 由齿轮设计手册选取区域系数ZH?2.22 （3） 由齿轮设计手册查得??1?0.66 ??2?0.72 则 ?????1???2?0.66?0.72?1.38 （4） 计算小齿轮传递的扭矩 T?9550?P1640?9550??31324 n1100?5(5) 由齿轮设计手册查得材料弹性影响系数ZE?189.8MP12。 (6) 由齿轮设计手册查得齿宽系数?d?1。 (7) 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?650MP,大齿轮的接触疲劳强度?Hlim2?580MP。 (8) 应力循环次数按无限次设计。 查得接触寿命系数KHN1?0.88,KHN2?0.87。 (9) 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为 1%，安全系数 S=1，则 ??H?1? ??H?2KHN1?Hlim1?0.88?650?559MP sK?HN2?Hlim2?0.87?580?531MP s ??H????H?1???H?22?545MP ??H??545MP 小齿轮分度圆直径 (10) 计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得： d1t?32KtT1?u?1??ZHZE?2?d?????H??d1tn160?1002?373.49 d1t?373.49 圆 周 速 度 V?9.78ms (11) 圆周速度：V??9.78ms （12）计算齿宽b及模数mnt： b??dd1t?373.49
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