螺杆钻具中的齿瓣式万向轴

目前，国内生产使用的万向轴均为化瓣式万向轴，其结构简单、加工速度快，但其寿命极短，成为制约螺杆钻具寿命的关键部位。现文以合理受力为依据，设计了与花瓣式万向轴截然相反的线型，称齿瓣式万向轴，其合理的受力、耐磨性及工艺处理使寿命成倍提高。现场使用表明，齿瓣式万向轴成为螺杆钻具中寿命最长的部件。     

瓣形万向轴瓣齿的拉伸强度分析

提出了瓣形万向轴承受拉伸载荷时瓣齿强度的理论分析方法,利用该方法对万向轴的瓣齿进行了应力分析,根据应力分析的结果讨论了瓣形万向轴的2种主要失效形式,并分析了瓣齿的结构参数对万向轴失效形式的影响。应用ANSYS分析软件对瓣形万向轴承受拉伸载荷时瓣齿的强度进行了有限元分析,从计算结果与实验结果的对比可以看出,两者基本上是一致的,说明利用ANSYS处理瓣形万向轴瓣齿的拉伸强度问题是可行的,计算结果可信,因此有限元计算可以作为今后瓣形万向轴结构设计和强度校核的重要参考依据。     

螺杆钻具瓣形万向轴瓣齿起下钻轴向接触分析

针对螺杆钻具瓣形万向轴起下钻时出现的瓣齿相互滑脱问题,对瓣齿轴向受力特征进行理论分析,讨论了瓣形万向轴的主要失效形式及失效原因。应用ANSYS分析软件,通过设置瓣齿面-面接触对,利用接触分析中的瞬态动力学分析方法模拟瓣齿滑脱情形,得到瓣齿滑脱临界状态变形图和应力等值线云图,应力计算结果与理论分析结果基本一致,瓣齿滑脱临界点的最大轴向拉力与试验数据误差为2.4%。因此,接触分析可作为瓣形万向轴结构设计和强度校核的理论方法。     

螺杆钻具瓣形万向轴瓣齿压扭组合强度分析

瓣形万向轴是连接螺杆马达转子和传动轴的中间构件,也是螺杆钻具的易失效件之一.针对瓣形万向轴常见的失效形式,结合实际工况,对瓣形万向轴承受轴向压力和扭转组合栽荷时瓣齿的受力特征进行了分析,讨论了瓣形万向轴的两种主要失效形式,并分析了啮合位置参数对万向轴失效形式的影响.最后应用ANSYS分析软件对瓣形万向轴承受压扭组合栽荷时瓣齿的强度进行了校核,校核结果与理论分析结果基本一致,为今后瓣形万向轴的结构设计和强度校核提供了理论依据.     

万向轴的运动和受力分析及弯壳体内孔偏移量计算

万向轴是连接马达转子和传动轴的中间构件。了解和掌握万向轴的运动特性和受力特征,以及弯壳体相对于直壳体产生的偏移量的计算,对正确设计弯壳体导向螺杆钻具是非常必要的。文中阐述了瓣型万向轴的运动与受力特征,对瓣齿进行了强度分析,并给出了单弯壳体与反向双弯壳体不同结构形式下的内孔偏移量计算公式。     

螺杆钻具球式万向轴失效分析及改进措施

针对钢球破碎、花瓣套和连接杆磨损等失效问题,以172螺杆钻具为研究对象,利用ABAQUS软件对钢球和花瓣套进行接触应力分析,得出局部接触应力过大会加速小钢球的磨损以及压溃,这是该类型万向轴小钢球容易失效的主要原因。利用fe-safe软件对花瓣套和连接杆进行疲劳分析,受马达扭矩和轴向力共同作用,花瓣套与小钢球接触的两侧、小钢球与连接杆球窝接触的底部容易发生疲劳失效,该位置也是接触应力较大的位置。为此,提出了针对性的改进建议,降低钢球、花瓣套和连接杆失效概率。     

柱塞泵运动副局部温度过高或烧死分析与验证

针对柱塞泵在油田固井压裂作业过程中产生的一些主要运动副局部温度过高或烧死现象,分析原因,并对各运动副的工作间隙及装配间隙进行了修正计算,找出最合理的装配间隙,保证各处运动副的正常工作,提高泵的质量。     

螺杆钻具万向轴故障树模型及花瓣强度分析

针对螺杆钻具中易发生失效的万向轴部分,应用故障树分析方法对其可靠性进行了研究。建立以万向轴总成失效为顶事件的故障树模型,采用"上行法"定性分析了故障树的14个最小割集。利用有限元法对压扭组合作用下的花瓣式万向轴进行了强度分析,分析结果表明,花瓣的根部和最小截面处为高应力区,最易发生断裂失效。通过与现场失效实例对比,验证了有限元分析方法的正确性。     

十字万向轴多体动力学仿真与啮合面磨损机理

目前对非密封式十字万向轴所产生的运动磨损机理研究较少。为此，建立了十字万向轴多体动力学仿真物理模型，研究了中间轴与上接头、下接头共轭运动副之间的运动规律及其啮合面之间接触力和摩擦力的变化规律，对比分析了现场测试与理论计算的结果。分析结果表明：工作时，十字万向轴啮合面之间先产生法向碰撞后达到相对稳定的啮合状态，再沿着轴向与切向的合成方向形成周期性往复滑动摩擦，并最终使其端面与侧面出现严重磨损；接触力与摩擦力在啮合面产生碰撞时，呈现无规律分布状态，在达到相对稳定的啮合状态后，首先出现峰值，然后呈现先减小后增大的周期性变化规律。所得结论可为十字万向轴啮合面耐磨性结构优化设计提供理论参考。     

装配间隙对管带式散热器传热与阻力性能的影响

为了研究散热带与主片装配间隙对管带式汽车发动机散热器传热与空气阻力性能的影响,利用风洞试验测试和数值计算分析了不同装配间隙下多个管带组合结构的散热器芯体.装配间隙引起的漏风对不同管带组合的散热器芯体性能均产生不利影响,对散热带节距不均匀、芯体长度较小的芯体影响显著.在设计管带式散热器时通过合理控制装配间隙可以提高散热器芯体的散热性能.     

螺杆钻具新型万向轴的结构设计

针对螺杆钻具配用的花瓣式万向轴寿命短及结构和功能上的弊端,研制了螺杆钻具新型万向轴。以5LZ172螺杆钻具为例,对新型万向轴做了强度校核,其最细处的连接轴外径D=54mm,总轴向力F=75kN,承受最大工作扭矩M_n=6845N·m,连接轴的材质为40CrNiMo,许用压应力[σ]=980MPa,许用切应力[τ]=500MPa。用第三强度理论校核连接轴强度,σ_(r3)<[σ]=980MPa,连接轴强度足够。现场试验后检测表明,仅钢球和球窝有轻微磨损。     

螺杆钻具球铰接万向轴失效分析

螺杆钻具的最薄弱部件为万向轴,万向轴结构有花瓣式、球铰接式、挠轴式3种形式。对球铰接万向轴进行受力分析,主要承受轴向力、转矩、交变应力等,容易发生失效。利用现场失效拆解、转矩试验、有限元分析等方法论述了球铰接万向轴的失效形式,其失效形式包括轴断裂、螺纹断裂、密封失效、磨损失效等,并针对不同失效形式提出优化方案。     

基于UG的电动潜油螺杆泵专用联轴器参数化建模

在分析专用联轴器所需实现功能的基础上,对其核心部件渐开线零齿差内啮合齿轮副同时采用径向和切向综合变位的方法,来获得较大的齿侧间隙,以满足功能要求。基于UG软件,对渐开线零齿差内啮合变位齿轮进行参数化建模,明确提出变位齿轮渐开线的生成方法。介绍了专用联轴器虚拟装配的原理和方法,并在此基础上对其进行虚拟装配。该方法对运动仿真和运动仿真分析、有限元分析和优化设计都具有重要的指导意义和实用价值。     

挠性轴的应力计算

单螺杆泵(即MONO泵)的转子运动为行星运动,故传动轴至转子的传动多数使用万向轴,自75年开始逐渐推广以挠性轴代替万向轴的设计,以细长的挠性轴的横向变形适应行星运动的要求。它有制造简单和无磨损另件等优点。单螺杆油气混输泵(即锥形单螺杆油气混输泵—压缩机)的转子为定点运动,故其传动也需要用挠性轴。这两种泵的挠性轴的工作条件相似,仅边界条件不同。本文首先讨论单螺杆泵的挠性轴的应力计算,然后再讨论单螺杆油气混输泵的挠性轴。本来,前者可以作为后者的特例给出,但因前者的应用较多,分别讨论,可以使前者的应力计算避开更一般性的分析。     

井下动力钻具新型万向轴研制及应用研究

井下动力钻具配合高效 ＰＤＣ钻头的复合钻井技术是目前提高复杂结构井钻井速度和定向的主要手 段,井下动力钻具的易损部件（马达和万向轴）的寿命决定了复合钻井技术钻井效率的高低。笔者在分析了井下动力钻具常规万向轴的优缺点及运动特性的基础上提出新型万向轴的设计原则,继而设计出了新型万向轴结构,并利用有限元对万向轴主要易损部位（万向节）进行了强度分析,新研制的万向轴具有寿命长、承受大扭矩、方向可调性强、自动补偿润滑等特点。配合 １９７ｍｍ高温高压螺杆在塔里木油田超深井钻井中进行了现场应用,使高温高压螺杆寿命提高了 ４０％以上,应用结果表明该万向轴在井下动力钻具中具有广阔的应用前景。     

套筒滚子链的防打滑设计

链传动经常出现打滑现象 ,运转时不能保持恒定的瞬时传动比 ,且零部件磨损后易发生跳齿。为此 ,通过对工况及其受力分析 ,提出了相应的解决方法 ,即合理选择链轮齿数Z1、Z2 以及链节距 p ;在传递功率不太大时 ,在一定范围内尽量选择大节距、单排链 ;合理选择链轮的材料、结构和热处理方法。根据这些方法可以制造出运动性能好、抗冲击、寿命长的轻便的链传动零部件 ,其使用寿命可延长 10 %以上。     

可控弯接头变异万向轴和轴承的强度模拟分析

为了促进我国旋转导向钻井技术发展,对智能型井下闭环旋转导向工具——可控弯接头的结构和工作原理进行了介绍,并用ANSYS软件对旋转导向钻井工具中的变异万向轴和推力轴承进行了研究,分析了推力轴承、滚子和变异万向轴的相互作用及应力分布情况。分析结果表明,接触配合中危险区域的最大应力为234 MPa,发生在轴承上与滚子接触的球窝边缘部分,与赫兹理论相符;变异万向轴和推力轴承都能较好地满足强度要求。     

液力传动内燃机车用大型万向轴

一、万向轴和万向轴传动的一般工作原理和理论小型万向轴已成为汽车制造中的可靠构件,它在达到目前的技术状况之前,经历了许多发展阶段。人们利用小型万向轴发展过程中积累起来的丰富经验,才着手在内燃机车中采用大型万向轴,并在进行了紧张的研究和改进工作之后,使之成了内燃机车传动装置中的一个可靠构件。     

抽油机双圆弧齿轮减速器的制造质量控制

针对抽油机运行过程中双圆弧齿轮减速器发生主动轴窜轴、齿面快速磨损、主动轴和从动轴轴承盖端面漏油、轴承碎裂等主要故障及其产生原因,提出了减速器制造质量控制措施:通过对同一级人字齿轮副的两侧齿侧间隙差、同一轴左右两侧齿轮硬度差的控制及左右旋齿轮的轴孔配合优化选择等措施解决主动轴窜轴问题;通过对齿轮热处理硬度下限控制、滚刀齿形的周期检测、试车跑合接触迹线的控制克服齿轮快速磨损;通过改进密封设计防止轴承盖端面漏油;通过胶带轮静平衡严格检验及增加轴承内圈限位的方法排除轴承碎裂故障。     

地面可调螺杆钻具的研制

在定向井、大斜度井、水平井等特殊工艺井中,为优化井身质量,不同井段的造斜率可能会不同。而常规的弯螺杆钻具的弯角是固定的,为减少弯螺杆钻具的配备数量,设计了一种可分级调整弯度的螺杆钻具。该螺杆钻具的调弯机构由中间接头、调节花键套和弯母扣下壳体组成,可使一根钻具能得到0°-3°内13个不同的弯度。设计了一种适合地面可调螺杆钻具的球型万向轴,该万向轴采用分体式球型万向摆动的万向节和全密封式结构,克服了花瓣式万向轴的缺点,延长了螺杆钻具的使用寿命。