施工安全工作汇报2.docx
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施工安全工作汇报2.docx
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一、设计题目……………………………………………………….1
二、系统总体方案的确定………………………………………….1
三、设计原始数据……………………………………………………2
四、电动机的选择……………………………………………………3
五、传动比的分配……………………………………………………4
六、执行机构尺寸计算………………………………………………5
七、机构运动分析……………………………………………………6
八、V带设计………………………………………………………..15
九、传动装置的运动和动力参数…………………………………..17
十、齿轮的传动计算………………………………………………..18
十一、减速器机体的尺寸设计……………………………………31
十二、轴的设计……………………………………………………32
十三、键的选择及强度较核………………………………………33
十四、轴承寿命计算及静强度……………………………………35
十五、轴的强度较核………………………………………………37
十六、参考文献……………………………………………………41
计 算 及 说 明
主 要 结 果
一、设计题目:
油田抽油机
二、系统总体方案的确定:
系统总体方案:
电动机→传动系统→执行机构;
初选三种传动方案,如下:
(a)二级圆柱齿轮传动
(b)为涡轮涡杆减速器
(c)为二级圆柱圆锥减速器
系统方案总体评价:
()方案为整体布局最小,传动平稳,而且可以实现较大的传动比,但是抽油机要求长时间的工作,由于涡杆传动效率低,功率损失大,很不经济。
图c方案布局比较小,但是圆锥齿轮加工较困难,特别的是大直径,大模数的锥轮,所以一般不采用。
图a布局一般,传动效率好,加工比较方便,且适合长期的工作环境。
最终方案确定:
电动机→传动系统→执行机构(如下图)
三、设计原始数据:
每日抽油量
12.3
冲程
0.4
摇杆长度
1.5
1
许用压力角
32
行程速比系数
1.08
平衡重
840
泵筒和活塞的直径
0.038
下泵深度
300
抽
油
杆
直径
不同直径抽油杆连接长度
四、电动机的选择:
1.每日抽油量的计算:
其中,
,
;
则,那么;
2.抽油机最大负荷的计算:
式中,为液柱质量负荷:
其中,为抽油杆的总长度(单位:
),等于下井深度300;
为抽油杆质量负荷:
其中,、和、分别为不同直径抽油杆的每米长质量及连接长度,由原始数据查取;
,,;
则,
3.电动机所需功率:
式中,为传动装置的总效率,为曲柄轴转速,为曲柄轴上的最大转矩,可由下式计算:
代入数据可得:
又知,带传动效率,轴承传动效率,齿轮传动效率,联轴器传动效率,则
传动装置总效率:
那么,
综上,选择电动机,额定功率,额定转速;
五、传动比分配:
电动机满载转速;
那么,机构总传动比;
取带传动传动比;
则高速齿轮传动比与低速齿轮传动比为
又因为
则,,;
六、执行机构尺寸计算:
执行机构如下图:
根据原始数据有:
,;
行程速比系数;
则,
由于,则点位于圆内,如下图:
,其中;
其中,由于,则:
解得:
,;
七、机构运动分析:
1.数学模型
如图所示,取以A点为原点、轴与AD线一致的直角坐标系,标出向量和转角,由封闭向量多边形ABCD可得
即
摆角分析:
由式的实部和虚部分别相等可得
经计算解得
速度分析:
将式对时间求导可得
实部和虚部分别相等可得
解得
加速度分析:
将式对时间求二阶导可得
实部和虚部分别相等可得
解得
2.框图设计
3.程序和计算结果
VisualC++ 程序
#include"stdio.h"
#include"math.h"
voidmain()
{floatab=0.1437893,bc=1.2614775,cd=1.5,ad=1.41093,pi=3.141593,w1=21.894,w2,w3,e1,e2,e3,r,k,a,b,c,p1,p2,p3,t,t1,t2,t3;
r=(bc*bc-cd*cd-(ad-ab)*(ad-ab))/(2*cd*(ad-ab));
p3=atan(sqrt(1-r*r)/r);
if(p3<0)p3=p3+pi;
for(p1=0;p1<=2*pi;p1+=pi/18)
{t=ad*ad+cd*cd+ab*ab-bc*bc;
a=-sin(p1);
b=ad/ab-cos(p1);
c=t/(2*ab*cd)-ad/cd*cos(p1);
t1=2*atan((a+sqrt(a*a+b*b-c*c))/(b-c));
t2=2*atan((a-sqrt(a*a+b*b-c*c))/(b-c));
if(fabs(t1-p3) else p3=t2; p2=atan((cd*sin(p3)-ab*sin(p1))/(ad+cd*cos(p3)-ab*cos(p1))); w2=-ab*sin(p1-p3)*w1/(bc*sin(p2-p3)); w3=ab*sin(p1-p2)*w1/(cd*sin(p3-p2)); e2=(ab*w1*w1*cos(p1-p3)+bc*w2*w2*cos(p3-p2)-cd*w3*w3)/(bc*sin(p3-p2)); e3=(ab*w1*w1*cos(p1-p2)+bc*w2*w2-cd*w3*w3*cos(p3-p2))/(cd*sin(p3-p2)); k=180/pi; printf("p1=%f\n",p1*k); printf("p2=%f\tp3=%f\tw2=%f\n",p2*k,p3*k,w2); printf("w3=%f\te2=%f\te3=%f\n",w3,e2,e3); printf("\n"); } } 计算结果: p1=0.000000 p2=72.769769 p3=126.559019 w2=-2.484431 w3=-2.484430 e2=-44.913513 e3=18.783482 p1=10.000000 p2=71.561406 p3=125.466243 w2=-2.788365 w3=-2.283908 e2=-31.081923 e3=31.369448 p1=20.000000 p2=70.240175 p3=124.487245 w2=-2.977327 w3=-1.988032 e2=-16.251381 e3=42.553314 p1=30.000001 p2=68.859739 p3=123.662513 w2=-3.047687 w3=-1.611395 e2=-1.497938 e3=51.513309 p1=40.000001 p2=67.473545 p3=123.024492 w2=-3.003909 w3=-1.174145 e2=12.248639 e3=57.694626 p1=50.000001 p2=66.131434 p3=122.595624 w2=-2.856885 w3=-0.699570 e2=24.318151 e3=60.866100 p1=60.000001 p2=64.877241 p3=122.387481 w2=-2.621666 w3=-0.211548 e2=34.337162 e3=61.103199 p1=69.999998 p2=63.747411 p3=122.401019 w2=-2.315181 w3=0.267644 e2=42.199192 e3=58.717686 p1=79.999995 p2=62.770612 p3=122.627699 w2=-1.954367 w3=0.718851 e2=47.994850 e3=54.165222 p1=89.999992 p2=61.967983 p3=123.051075 w2=-1.554923 w3=1.126829 e2=51.930908 e3=47.958050 p1=99.999988 p2=61.353963 p3=123.648744 w2=-1.130682 w3=1.480411 e2=54.258965 e3=40.598618 p1=109.999985 p2=60.937083 p3=124.394013 w2=-0.693467 w3=1.772254 e2=55.223969 e3=32.538250 p1=119.999989 p2=60.720928 p3=125.257649 w2=-0.253286 w3=1.998339 e2=55.033478 e3=24.157602 p1=129.999986 p2=60.884558 p3=126.209258 w2=0.181308 w3=2.157377 e2=53.844452 e3=15.762409 p1=139.999982 p2=60.884558 p3=127.218323 w2=0.602811 w3=2.250238 e2=51.762512 e3=7.587976 p1=149.999979 p2=61.252480 p3=128.255132 w2=1.004373 w3=2.279408 e2=48.848763 e3=-0.192447 p1=159.999976 p2=61.798014 p3=129.291394 w2=1.379493 w3=2.248540 e2=45.130581 e3=-7.458399 p1=169.999973 p2=62.507637 p3=130.300691 w2=1.721789 w3=2.162068 e2=40.613712 e3=-14.133546 p1=179.999969 p2=63.364887 p3=131.258707 w2=2.024881 w3=2.024882 e2=35.293896 e3=-20.177828 p1=189.999966 p2=64.350401 p3=132.143449 w2=2.282351 w3=1.842072 e2=29.167301 e3=-25.579956 p1=199.999963 p2=65.441872 p3=132.935245 w2=2.487778 w3=1.618731 e2=22.239269 e3=-30.349710 p1=209.999960 p2=66.614082 p3=133.616734 w2=2.634848 w3=1.359815 e2=14.531854 e3=-34.509365 p1=219.999957 p2=67.838974 p3=134.172739 w2=2.717513 w3=1.070087 e2=6.090695 e3=-38.083851 p1=229.999953 p2=69.085859 p3=134.590268 w2=2.730206 w3=0.754137 e2=-3.007465 e3=-41.089523 p1=239.999950 p2=70.321611 p3=134.858339 w2=2.668124 w3=0.416499 e2=-12.645886 e3=-43.521774 p1=249.999947 p2=71.511211 p3=134.968142 w2=2.527592 w3=0.061872 e2=-22.656265 e3=-45.342010 p1=259.999944 p2=72.618276 p3=134.913063 w2=2.306530 w3=-0.304562 e2=-32.805012 e3=-46.465389 p1=269.999941 p2=73.605948 p3=134.689046 w2=2.005025 w3=-0.676726 e2=-42.778381 e3=-46.751263 p1=279.999937 p2=74.438029 p3=134.295122 w2=1.626032 w3=-1.047187 e2=-52.170135 e3=-45.999798 p1=289.999934 p2=75.080490 p3=133.734104 w2=1.176126 w3=-1.406700 e2=-60.478020 e3=-43.959549 p1=299.999931 p2=75.503258 p3=133.013506 w2=0.666233 w3=-1.743886 e2=-67.117485 e3=-40.351479 p1=309.999928 p2=75.682339 p3=132.146536 w2=0.112142 w3=-2.045174 e2=-71.462173 e3=-34.914249 p1=319.999924 p2=75.602091 p3=131.153044 w2=-0.465430 w3=-2.295195 e2=-72.917244 e3=-27.471275 p1=329.999921 p2=75.257385 p3=130.060160 w2=-1.041487 w3=-2.477780 e2=-71.022743 e3=-18.011518 p1=339.999918 p2=74.655161 p3=128.902238 w2=-1.588289 w3=-2.577586 e2=-65.569252 e3=-6.764577 p1=349.999915 p2=73.815239 p3=127.720069 w2=-2.077758 w3=-2.582217 e2=-56.693272 e3=5.758087 p1=359.999912 p2=72.769783 p3=126.559032 w2=-2.484429 w3=-2.484431 e2=-44.913578 e3=18.783415 角度: 速度: 加速度: 程序标识符的说明: 程序中的符号 公式中的符号 说明 AB 杆1的长度 BC 杆2的长度 CD 杆3的长度 AD 机架4的长度 W1 杆1的角速度 PI 圆周率 R R P3 杆3的转角 A A 公式中间变量 B B 公式中间变量 C C 公式中间变量 P1 杆1的转角 P2 杆1的转角 W2 杆2的角速度 W3 杆3的角速度 E2 杆2的角加速度 E3 杆3的角加速度 八、带设计: 1.普通带型号 查表17-4,得 按式(17-15) , 根据和,由图17-11选取B型带 2.带轮基准直径 由图17-11并参照表17-5选取 3.带速 4.中心距、带长及包角 根据式(17-18) 初步确定中心距 根据式(17-19)初步计算带的基准长度 由表17-9,选带的基准长度 按式(17-21)计算实际中心距 ,圆整取 根据式(17-22)验算小轮包角 5.带的根数 按式(17-23) 由表17-3,查得 由表17-7,查得 由表17-8,查得 由表17-9,查得 取根 6.初拉力 按式(17-24) 由表17-1查得 7.作用在轴上的载荷 按式(17-25) 九、传动装置的运动和动力参数: 1.各轴转速 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 2.各轴输入功率 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 曲柄转盘则为: Ⅰ-Ⅲ轴的输出功率则分别是输入功率乘轴承效率; 3.各轴输入转矩 电动机的输出转矩: Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 曲柄转盘 Ⅰ-Ⅲ轴的输出转矩则分别为各轴的输入转矩乘轴承效率; 运动和动力参数计算结果整理于下表: 电动机 轴名 效率 转矩 转速 传动比 效率 输入 输出 输入 输出 电机轴 2.58358 25.70 960 4.00 0.96 Ⅰ轴 2.48024 2.44304 98.688 97.208 240 3.70167 0.95545 Ⅱ轴 2.36974 2.33419 349.036 343.801 64.8356 2.96134 0.95545 Ⅲ轴 2.26417 2.23021 987.566 972.753 21.8940 1.00 0.95545 曲柄转轴 2.20790 2.17478 963.025 948.580 21.8940 十、齿轮的传动计算 Ⅰ.高速级齿轮 (一)选择材料,确定许用应力 1.材料 大,小齿轮均采用选用40Cr表面淬火,齿面硬度为48-55HRC,平均取齿面硬度50HRC。 2.确定许用弯曲应力 (1)总共作用时间 由已知,总共作用时间 (2)寿命系数YN由式(18-17)及表18-10,弯曲应力循环次数 由图18-25,取寿命系数 (3)弯曲疲劳极限 由图18-8,取极限应力 (4)尺寸系数 估计模数,由图18-26,取尺寸系数 (5)安全因数 参照表18-11,取安全因数 (6)计算许用弯曲应力 由式(18-21),显然故 3.确定许用接触应力 (1)寿命系数 接触应力循环次数 , 由图18-21,取接触强度计算的寿命系数, (2)接触疲劳极限 由图18-4 ,取极限应力 (3)安全因数 参照表18-11,取安全因数 (4)许用接触应力 由式(18-16)及,许用接触应力 (二)选择齿数,齿宽系数及精度等级 (1)初取齿数 初取小齿轮齿数,则大齿轮齿数 圆整取 (2)选择齿宽系数及精度等级 取齿宽系数,初估小齿轮直径, 则齿宽 取大齿轮齿宽 齿轮圆周速度 选6级精度等级 (三)确定载荷系数 (1)使用系数 由表18-7,取 (2)动载系数 由表18-14,取 (3)齿向载荷分布系数 由图18-16,取 (4)齿间载荷分配系数 由齿轮切向力 及条件 查表18-8,取 (5)计算 由式(18-8)及式(18-9),载荷系数 (四)重合度计算 初估螺旋角,依据式(18-29)及表8-5中公式可求得 (1)端面重合度 (2)纵向重合度 (3)总重合度 (五)齿根抗弯疲劳强度计算 (1)齿形系数 当量齿数 查图18-23,取 (2)应力修正系数 由图18-24,取 (3)重合度系数 端面压力角 基圆螺旋角 由式(18-33)可得当量齿轮端面重合度 于是,由式(18-32)可得重合度系数 (4)螺旋角系数 查图18-28,取 (5)由齿根抗弯疲劳强度条件求模数 由于 故由式(18-31),为满足齿根抗弯疲劳强度条件,则需使模数 取标准模数 (六)确定主要参数 (1)中心距 初算中心距 圆整取 (2)螺旋角 满足几何条件的螺旋角 与初取相差较大。 改取,则螺旋角 (3)验算传动比误差 实际齿数比 传动比误差 满足使用要求 (4)计算分度圆直径 与初估相差不大 (5)齿轮宽度 取大齿轮齿宽 小齿轮齿宽 (七)齿面接触疲劳强度验算 (1)弹性系数 查表18-9, (2)节点区域系数 查图18-20,取 (3)重合度系数 由式(18-28) (4)螺旋角系数 由式(18-27), (5)校核齿面接触疲劳强度由式(18-26),齿面接触应力 故,齿面接触疲劳强度足够; (八)齿面静强度验算 (1)确定许用接触应力 参照表18-11,取静强度安全因数;由图18-21,取寿命系数;于是由式(18-22),许用接触应力 (2)校核齿面静强度根据过载条件,由式(18-22),齿面最大接触应力 齿面静强度足够 (九)齿根抗弯静强度验算 (1)确定许用接触应力 参照表18-11,取静强度安全因数;由图18-25,取寿命系数;于是由式(18-23),许用接触应力 (2)计算齿根弯曲应力由式(18-18),及 (3)求最大弯曲应力并校核强度由式(18-22),最大弯曲应力 静强度满足要求 Ⅱ.低速级齿轮 (一)选择材料,确定许用应力 1.材料 大,小齿轮均采用选用40Cr表面淬火,齿面硬度为48-55HRC,平均取齿面硬度50HRC。 2.确定许用弯曲应力 (1)总共作时间 由已知,总共作时 (2)寿命系数YN由式(18-17)及表18-10,弯曲应力循环次数 由图18-25,取寿命系数 (3)弯曲疲劳极限 由图18-8,取极限应力 (4)尺寸系数 估计模数,由图18-26,取尺寸系数 (5)安全因数 参照表18-11,取安全因数 (6)计算许用弯曲应力 由式(18-21),显然故 3.确定许用接触应力 (1)寿命系数 接触应力循环次数 , 由图18-21,取接触强度计算的寿命系数 ,; (2)接触疲劳极限 由图18-4 ,取极限应力 (3)安全因数 参照表18-11,取安全因数 (4)许用接触应力 由式(18-16)及,许用接触应力 (二)选择齿数,齿宽系数及精度等级 (1)初取齿数初取小齿轮齿数,则大齿轮齿数 圆整取 (2)选择齿宽系数及精度等级取齿宽系数,初估小齿轮直径,则齿宽 取大齿轮齿宽 齿轮圆周速度 选6级精度等级 (三)确定载荷系数 (1)使用系数 由表18-7,取 (2)动载系数 由表18-14,取 (3)齿向载荷分布系数 由图18-16,取 (4)齿间载荷
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