游梁式抽油机53型减速器设计.docx
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游梁式抽油机53型减速器设计
本科生毕业设计（论文）
题目：
游梁式抽油机53型减速器设计
摘要
本文阐述了我国齿轮减速器的现状及发展趋势，着重对游梁式抽油机53型双圆弧齿轮减速器进行设计计算，其中包括驱动装置的选择、总传动比的设定及各级传动比的分配、齿轮传动设计和各级传动轴的设计计算，并结合设计对系统进行了动态校正和强度校核。
用CAXA绘制二维装配图,AutodeskInventor绘制三维图,最终设计出符合要求的齿轮减速器
关键字双圆弧齿轮；齿轮减速器；分流式人字齿结构；强度校核
ABSTRACT
Thispaperexpoundsthepresentsituationanddevelopmentofgearreducertrend.Focusingonthebeampumpingunitdouble-arcedgearreducer53typedesigncalculation,includingdriveschoice,totalratiosettingandthedistributionoftransmissionratioatalllevels,geartransmissiondesignandvariousdesignandcalculationofthedriveshaft,andaccordingtothedesignofthesystemdynamiccorrectionandstrengthcheck.UsingCAXAAutodeskInventor,assemblydrawingtwo-dimensionaldrawingthree-dimensionalgraph,finallydesignedtomeettherequirementsofgearreducer
Keywords:
Double-arcedgear;Gearreducer;Shuntpersonhandwritingtoothstructure;Strengthcheck
目录
第1章概论
1.齿轮减速器的现状及发展趋势
20世纪70年代末以来，世界减速器技术有了和打发展。
产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声和高可靠性；技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。
到80年代，国外硬齿面技术已日趋成熟。
采用优质合金钢锻件、渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于ISO1328-1975的6级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的3～4倍，为软齿面齿轮的4～5倍。
一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右，且噪声低、效率高、可靠性高。
功率分支技术主要用于行星及大功率双分支以及多分支装置，如中心传动讲的水泥磨主减速器。
其核心技术是均载。
对通用减速器而言，除普遍采用硬齿面技术外，模块化设计技术已成为其发展的一个主要方向。
它旨在追求高性能的同时，即可能减少零部件及毛坯的品种规格和数量，以便于组织生产，形成批量，降低成本，获得规模效益。
同时，利用基本零件，增加产品的型式和花样，尽可能多地开发使用地变型设计或派生系列产品，如由一个通用系列派生出多个专用系列；摆脱了传统地单一有底座实心轴输出地安装方式，增添了空心轴输出的无底座悬挂式、多方位安装面等不同型式，扩大了使用范围。
改革开放以来，我国陆续引进先进加工装备，通过引进、笑话、吸收国外先进技术和科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。
材料和热处理质量级齿轮加工精度都有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可以从JB179－60的8～9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4～5级。
目前我国已可设计制造2800kW的水泥磨减速器、1700mm轧钢机各种齿轮减速器。
各种棒、线材轧机用减速器已全部采用硬齿面。
我国自行设计制造的高速齿轮装置的功率已达44000kW，齿轮圆周速度达168m/s。
80年代末至90年代初，我国相继制订了近100各齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，大体上实现了通用减速器的更新换代。
许多产品达到了80年代的国际水平。
部分减速器采用硬齿面厚，体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率和可靠性有了大幅度提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用，为发展我国的机械产品作出了贡献。
进入90年代中后期，国外又陆续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块化设计的杰特点，而且，在承载能力、总体水平，外观质量方面又有明显提高。
面对这方面差距，我们的对策应该是：
有条件的企业应该瞄准国际最先进的水平，尽快研究开发面向21世纪的新产品。
要研究出更好的模块化设计方法，以期形成较大的批量，求得规模效益。
现在国内有的企业已经先走了一步，开发出这类产品。
研究、开发、推广成本较低而承载能力又能接近硬齿面的中硬齿面滚齿的新齿形和新结构。
国内多年来使用行之有效的双圆弧齿轮、三环减速器和已成功应用的点线捏合齿轮等技术、应不断完善，大力推广。
2.我国抽油机减速器现状
抽油机减速器是一种承受重复交变载荷、长期连续运转的减速装置。
对于我国的抽油机主要有以下几种指标：
第一种，目前最多应用也是市面上出售最多的一种抽油机的型号是JHL型油田抽油机专用减速机。
它采用了双圆弧齿形圆柱齿轮，其具有承载能力大，使用寿命长，工作平稳，噪音小，密封性能好，安全可靠，安装使用方便等特点，适用各种野外条件下的连续作业，也可适用于矿用绞车。
第二种，油田用硬齿轮减速机是按照国家标准（GB19004-88）生产的，主要包括ZDY（单级）、ZLY（两级）、ZSY（三级）很ZFY（四级）四大系列。
性能特点：
1、中心距，传动比等主要均优化设计，主要零、部件性好。
2、齿轮均采用优质合金刚渗碳、淬火而成，齿轮硬度达HRC58-62。
3、体积小、重量轻、精度高、承载能力大、寿命长、可靠性高、传动稳、噪音低。
4、一般采用池润滑，自然冷却，当热力率不能满足时，可采用循环油润滑或风扇，冷却盘管冷却。
第三种，抽油机专用摆线针轮减速机。
采用行星传动原理，摆线针轮啮合，设计先进、结构新颖。
特点：
1、传动比大。
一级减速时传动比为1/6--1/87。
两级减速时传动比为1/99--1/7569；三级传动时传动比为1/5841--1/658503。
另外根据需要还可以采用多级组合，速比达到指定大。
2、传动效率高。
由于啮合部位采用了滚动啮合，一般一级传动效率为90%--95%。
3、结构紧凑，体积小，重量轻。
体积和普通圆柱齿轮减速机相比可减小2/1--2/3。
4、故障少，寿命长。
主要传动啮合件使用轴承钢磨削制造，因此机械性能与耐磨性能均佳，又因其为滚动摩擦，因而故障少，寿命长。
5、运转平稳可靠。
因传动过程中为多齿啮合，所以使之运转平稳可靠，噪声低。
6、拆装方便，容易维修。
7、过载能力强，耐冲击，惯性力矩小，适用于起动频繁和正反转运转的特点。
第四种，三环减速机由三片相同的内齿环板带动一个外齿齿轮输出，故称为三环减速器，属平行轴一动轴齿轮传动减速器，齿轮啮合运动属于动轴轮系，具有少齿差行星传动特征，输出与输入轴间平行配置，又有平行轴圆柱齿轮减速器的特征。
具有承载和超载能力强、传动比大、分级密集、效率高、结构紧凑、体积小、质量轻、装拆维修方便、适用性宽广等优点。
工作特点：
1、工作环境温度为-40℃C~+45℃，环境温度低于0℃时，启动前润滑油应预热。
2、高速轴转速不得超过功率表中规定的最高值。
3、瞬时允许尖锋转矩为额定转矩的2.7倍。
4、适用于连续，短时或断续工作制，可正反转。
5、减速器与原动机（常用电动机）和工作机之间应用非刚性联轴器且其轴心线应严格对中。
第2章传动方案的拟定
1.传动方案
抽油机由电动机驱动，电动机1皮带2将动力传入减速器3，在输出端带动曲柄工作。
由于抽油机的载荷变化大，传动系统中采用两级对称分流式双圆弧圆柱齿轮减速器结构较复杂，高速级齿轮相对于轴承位置对称，沿齿宽载荷分布较均匀，高速级和低速级均为人字齿双圆弧圆柱齿轮传动。
传动方案如图2-1
图2-1传动方案示意图
2.电动机的选择
2.1选择电动机类型
按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机
2.2选择电动机的容量
2.2.1减速器输出功率
=
（2-1）
由公式（2-1）得
=27.749kw
抽油机输出转速等于抽油机的冲程
=5r/min
2.2.2电动机至减速器之间传动装置的总效率为η
（2-2）
，，分别为皮带，轴承及齿轮传动的效率，
=0.96，=0.98，=0.97
由公式（2-2）得
2.2.3确定电动机的额定功率
=/η
（2-3）
电动机的输出功率为
由公式（2-3）得
=33.3kw
选定电动机的额定功率=37kw
2.3选择电动机的转速
抽油机的冲程=5r/min该传动系统为分流式圆柱齿轮传动，查阅教材表18-1推荐传动比为=8～60，则总传动比可取8至60之间
则电动机转速的可选范围为
=8=8×57.32=458.56r/mi
=60=60×57.32=3439.2r/min
可见同步转速为1000r/min，1500r/min，3000r/min的电动机都符合，这里初选同步转速为1000r/min，1500r/min，3000r/min的三种电动机进行比较，由参考文献[1]中表16-1查得：
表2-1
方案
电动机型号
额定功率
（KW）
电动机转速n/（r/min）
质量/kg
同步转速
满载转速
1
Y160M1-2
37
3000
2930
2.0
2.2
200
2
Y160M-4
37
1500
1460
2.2
2.2
230
3
Y160L-6
37
1000
970
2.0
2.0
200
4
Y180L-8
37
750
740
1.7
2.0
220
由表中数据，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量，价格以及总传动比，即选定方案4
3.总传动比确定及各级传动比分配
3.1计算总传动比
由参考文献[1]中表16-1查得：
满载转速nm=740r/min；
总传动比i=nm/=740/5=148r/min
3.2分配各级传动比
查阅参考文献[1]《机械设计课程设计》中表2—3各级传动中
分配各级传动比；
取高速级的圆柱齿轮传动比==6.10，则低速级的圆柱齿轮的传动比为=4.78
4.计算传动装置的运动和动力参数
4.1各轴转速
电动机轴为电机轴0，减速器高速级轴为轴1，中速轴为轴2低速级轴为轴3，则
=740r/min
4.2按电动机额定功率计算各轴输入功率
=10.89×0.96×0.97kw=28.30kw
4.3各轴转矩
（2-4）
由公式（2-4）得
×30.68/23.89=12.26
将轴的运动参数汇总于下表以备查用：
表1-3
轴名
功率P（kw）
转矩T（N.mm）
转速n（r/min）
传动比i
效率
电机轴
33.30
740
5.076
0.96
1轴
31.97
2.10
145.78
6.10
0.94
2轴
30.68
12.26
23.89
4.78
0.94
3轴
28.30
5
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