几何因素对牙轮钻头传动比的影响

在模拟钻井工况下，对由三排齿圈组成的实验牙轮，采用正交实验方法研究齿圈位置、各圈齿数和牙轮移轴距等诸因素对牙轮钻头传动比i值（牙轮转速／钻头转速）的影响。经分析得出：无齿（实际上相当于齿数为无穷大的极限情况）牙轮钻头的传动比是牙轮钻头传动比的最大值。随着牙轮各齿圈齿数的减少，i值下降，其中最外圈齿数影响最大，第二圈次之，第三圈齿数影响很小。当钻头基值和牙轮外形一定时，随着主锥上的齿圈向副锥上的齿圈靠近，i值下降；随着移轴距增大，i值增加。     

齿圈组合对牙轮钻头传动比的影响

用不同结构的两排齿圈组成实验牙轮，采用正交实验法，研究传动比ｉ（牙轮转速比钻头转速）的变化规律。研究表明，传动比与某一齿圈及井底模式相关，一旦初始井底形成，牙轮在一段时间内将以某一齿圈为“主齿圈”，并以较稳定的传动比运动。随着主锥上的内齿圈向副锥上的外齿圈靠近，内齿圈成为“主齿圈”的机率增大。当牙轮外形一定时，传动比值主要取决于齿圈的位置、外圈齿数及移轴距。随着内齿圈向外齿圈靠近，传动比值下降；外     

三牙轮钻头传动比的测试实验及分析

用两种不同类型的三牙轮钻头在不同钻压和转速的条件下对两种不同性质的岩石钻进，测试各牙轮的传动比。发现各牙轮的传动比总是稳定在某一系列数值或在其间发生“阶跃”波动。经分析得出，牙轮钻头的传动比主要取决于各牙轮上某一齿圈并与井底模式有必然的联系，钻头转速对传动比基本上不发生影响，而钻压与岩石性质对传动比有一定的影响；铣齿钻头中各牙轮的相互影响较突出，镶齿钻头中各牙轮的相互影响不明显。     

基于转动定律的钻头轮头速比仿真模型

在牙轮钻头的破岩过程中,影响牙轮转速的因素非常复杂,因此,研究牙轮钻头的轮头速比对岩石破碎机理研究和钻头设计都有重要的指导作用。总结了国内外以力矩平衡、最小功原理等为代表的几种牙轮钻头轮头速比模型的建模理论及其优缺点。通过分析台架试验数据,发现影响轮头速比的主要因素是外齿圈和次外齿圈的齿数、每颗触底齿与岩石的相互作用力、钻压及岩石的硬度。在此基础上,假设牙轮是对称结构、牙轮轴心线为牙轮中心惯性主轴,考虑影响轮头速比的钻头结构参数、钻压和岩石硬度等主要因素,建立了一种基于转动定律的牙轮钻头轮头速比仿真模型。采用数学回归方法对台架试验数据进行处理,求得了所建仿真模型的相关系数。对比分析发现,所建仿真模型的计算结果与台架实物试验结果相对误差较小,说明所建仿真模型可以用来计算实际钻头或仿真钻头的轮头速比,为牙轮钻头破岩机理分析和建立钻进仿真模型奠定了基础。      

一种大传劝比的变速机构设计

应用行星轮系理论而设计的一种大传动的变速机构,其传动比的大小由行星齿轮的齿数而决定。当行星齿轮的齿数比大于２时,传动比小于１,传动自右到左为增速;当齿数比小于２时,传动自右到左减速;当齿数比趋向１时,传动比理论上趋向无穷大。所以,此种变速机构可通过调整齿轮九设计出各种传动比,既可作减速机构,也可作加速机构。     

一种大传动比的变速机构设计

应用行星轮系理论而设计的一种大传动的变速机构,其传动比的大小由行星齿轮的齿数而决定。当行星齿轮的齿数比大于２ 时,传动比小于１ ,传动自右到左为增速;当齿数比小于２ 时,传动自右到左为减速;当齿数比趋向１ 时,传动比理论上趋向无穷大。所以,此种变速机构可通过调整齿轮齿数设计出各种传动比,既可作减速机构,也可作加速机构。它最适合于大传动比、小功率的场合,该变速机构在机械传动式远距离高压水力喷砂带火切割装置中作为减速机构的运用中,证明它是一种设计合理、操作轻便、体积小且具有很大的实用性的变速机构。     

齿轮减速器的优化设计

1．齿轮减速器的数学分析模型图1所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器的传动简图。该减速器的优化设计可以概括为当载荷一定时，体积最小或重量最轻。1．亚目标函数由于减速器的重量与齿轮、轴等零件的总体积成正比，而齿轮减速器的重量计算又是相当繁琐的，且无此必要，故可取总中心距作为间接衡量重量的尺度，则计算就会简单得多。如图1所示，设总中心距为A，则式中：m。；、m。。——高速级与低速级的法面模数；i；。、i；。——高速级与低速级的传动比；Z；、Z。——高速级与低速级的小轮齿数；尺、尺——高速级与低速级齿轮螺旋角。事实上…     

钻头切削齿破碎岩石的温度变化试验及机理分析

钻头切削齿是破碎岩石的核心部分，在破岩过程中做的绝大部分功会转换成切削热，导致切削齿温度升高，目前对切削齿温度的影响研究成果主要集中在切削深度、切削速度及切削齿结构方面，但对于岩石特性对切削温度影响程度和机理的认识尚不明晰。为此，在自制的MDES 2000微钻平台上，开展了砂岩、大理岩、花岗岩以及玄武岩等4种典型岩石的钻进试验，基于岩石破碎力学模型和数值分析结果，探讨了岩石特性对切削温度的影响程度并进行机理分析。研究结果表明：①在相同的钻进参数下，岩石强度直接影响不同岩石钻进深度，导致岩石破碎模式（塑性、脆性）的转变，从而造成不同岩石切削温度的波动差异，砂岩、大理岩发生塑性破碎，温度波动范围约为±0.5 ℃，而花岗岩、玄武岩则发生脆性破碎，切削齿温度波动范围约为±1.5 ℃；②岩石强度是影响切削温度温升速率变化的重要因素，强度越大所需切削力越大，产生切削热增加，导致4种不同岩石钻进时温升速率随岩石强度的增加而逐次递增；③岩石破碎力学模型和前、后刀面温度分析结果表明，切削齿前刀面起主要的切削作用，是造成不同岩石的切削温度波动程度的主要因素。结论认为，钻进试验与数值模拟所得到的温度变化趋势基本吻合，该成果可以为钻头切削齿工作寿命研究提供借鉴和参考。     

81／2XHP2S—1和81／2HP2型牙轮钻头传动比及机械钻速的试验研究

介绍了在室内钻头试验台架上用资中砂岩和嘉一灰岩对８１／２ＸＨＰ２Ｓ—１型和８／２ＨＰ２型三牙轮钻头所进行的大量试验。试验中，通过数据采集和数据处理系统测出了这两种钻头钻进时的钻压、扭矩、传动比和机械钻速。试验结果表明，钻头的机械钻速与传动比、齿面结构、岩石性质及钻井参数有密切的关联，为改进这两种钻头的设计提供了重要依据。     

单牙轮钻头轴承载荷测试与分析

用带传感器的试验用单牙轮钻头，在改变轴倾角、钻压和转速的条件下进行钻头轴承载荷的台架试验，得到动载荷系数、轴向力、径向力、周向力、扭矩和牙轮传动比等数据。对实测和计算数据的分析表明，单牙轮钻头的动载荷系数基本不随钻压、转速和轴倾角变化，并且比三牙轮钻头低；轴向力和径向力随钻压的增加而增加，且受轴倾角的影响；周向力随扭矩的增加而增加；牙轮传动比小于１，基本不受钻压和转速的影响，但与轴倾角有关。有限元分析表明，轴承内部存在三个应力集中区域。     

牙轮钻头传动化的计算模型

根据正交实验结果，考虑影响牙轮钻头传动比的主要因素，推导出了牙轮钻头传动比的计算模型。以实测传动比与计算传动比之差的绝对值为最小作为优选目标，采用两套Ｌ４９（７＾８）正交表构成内侧和外侧表，以待求系数作为假设的实验因素，安排模拟实验。用正交优选方法优选模型中的待求系数，确定了模型的定量关系。     

冶金烧结强化盘式钻头齿圈的试验研究

在分析盘式钻头齿圈失效机理的基础上,提出了齿圈表面堆焊耐磨合金强化和镶嵌硬质合金齿圈强化两种方法。通过试验研究和对比分析,确定了采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈强化盘式钻头。进一步的试验研究表明:采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈,其结合情况非常好;硬质合金齿圈的硬度、耐磨料磨损的能力和耐冲击磨料磨损的能力在烧结后都有进一步的提高,说明采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈是可行的。     

牙轮钻头传动比的计算模型

根据正交实验结果，考虑影响牙轮钻头传动比的主要因素，推导出了牙轮钻头传动比的计算模型。以实测传动比与计算传动比之差的绝对值为最小作为优选目标，采用两套L49（78）正交表构成内侧和外侧表，以待求系数作为假设的实验因素，安排模拟实验。用正交优选方法优选模型中的待求系数，确定了模型的定量关系。由该模型计算的牙轮钻头传动比值与实测值较接近。牙轮钻头传动比计算模型的建立，为牙轮钻头破岩机理分析及轴承设计提供了一定的理论依据。     

铣齿牙轮钻头牙齿的改进

牙轮齿圈切向滑移量自钻头边缘向钻头旋转中心变化。牙轮边缘齿圈朝着钻头的旋转方向滑移(具有正滑移)。齿圈随着向旋转轴线靠近,滑移减小,并改变方向。因此,牙轮主锥上的齿圈具有负滑移。在这种情况下,牙齿切入地层的阻力和岩石体积破碎所需的能量都比在无滑移和具有正滑移的情况下高得多。为了确定滑移方向对牙齿和岩石相互作用指标的影响,曾对带钝口的楔形齿切入大理石的过程进行了研究。在图中列出了根据实践数据绘制的切入示意图。虚线代表楔形齿与岩石开始作用时的位置;实线代表岩石     

制造误差对三牙轮钻头齿圈啮合的影响

三牙轮钻头主要零件形状复杂,影响钻头直径及牙轮齿圈啮合误差的因素较多。用概率法对有关的主要误差影响因素在三维空间中进行叠加,推导了叠加计算公式。实例的验算结果表明,这种计算方法更符合实际。     

SH2402润滑脂在混合机上的使用

马钢第三烧结厂是向2500m~3高炉提供炼铁原料的厂家,所用的混合机是第三烧结厂的关键设备。该机由沈冶制造,其关键部位是托辊、齿圈、档轮。这些部位的润滑方式是集中喷雾润滑。混合机规格为φ3.8×14m;大齿圈分度圆直径4896mm,齿数136;     

大型焊接齿轮焊接性能分析

在焊接压裂泵动力端驱动大齿轮过程中，齿圈－轮辐T形环焊缝、齿圈－秀板短焊缝出现了冷裂纹、热裂纹和层状撕裂等缺陷。经过多次分析，在焊接工艺对焊接方法、焊接材料、预热温度、焊接顺序、焊后热处理及操作方法等多方面实施优化改进；进行模拟实际焊接作业的工艺试验；设计制作了保温工装，最终摸索出一套有效的加工焊接大齿轮的工艺方法。两年来，共焊接加工大齿轮140多只，合格率100％，为焊接齿轮的推广应用提供了经验。     

石油井下机具用并联式活齿传动的初步研究

针对石油井下现有传动装置存在的问题 ,提出了新型并联式活齿传动机构 ,主要由输入轴、偏心轮、推杆、固定内齿轮、内齿轮和活齿架组成。在分析单级活齿传动结构与传动比的基础上 ,进而给出了二级和三级并联式径向推杆活齿传动的结构和传动比计算式 ,并以二级并联式径向推杆活齿传动为例 ,推导了各回转构件承受扭矩的计算公式。实例计算表明 ,这种传动机构可以实现小减速比 ,具有传力性能好 ,结构紧凑的特点 ,有着良好的应用前景。     

牙轮齿圈载荷模型及其谱分析

牙轮钻头与井底相互作用及齿圈载荷均是复杂的随机现象。迄今为止,人们对这些随机现象还没有作出圆满的解释。为此,通过对试验室模拟钻井过程中牙轮牙齿载荷和牙轮自转角速度的实测数据的统计与综合分析,以牙齿载荷及牙轮自转角速度为两种基本的随机函数,用随机函数的理论首次建立起牙轮齿圈载荷模型;并用实例及谱分析证实了所建立的模型的正确与合理性,进而对其主要影响因素作出较为圆满的解释。     

径向直动推杆活齿传动若干问题的研究

任问直动推杆活齿传动机构由偏。心轮、直动推杆、内齿轮、推杆支架和机架等组成。、毫、轮和内齿轮分别与推杆组成直动滚子推杯盘形凸轮机构，实现多齿同时啮合传动。证明了该种传动的最大推杆个数可取且只能取Z－1或Z＋1（Z为内齿轮齿数）。导出了内齿轮理论廓线齿顶曲车半径的计算公式，指出内齿轮廓线的齿顶向径越大，内齿轮的齿数和偏。台轮的偏。心距越小，内齿轮的齿项曲率半径也就越大，从而为设计时确定内齿轮齿形参数提供了依据。