基于載荷譜的石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)齒輪疲勞壽命研究.pdf

1、石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)齒輪的疲勞壽命是評(píng)價(jià)石油鉆機(jī)整體性能的重要指標(biāo)之一。鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤工作環(huán)境極其復(fù)雜，常處于各種未知沖擊與重載等環(huán)境下工作，預(yù)測(cè)并計(jì)算其壽命相當(dāng)重要。疲勞壽命的計(jì)算一般釆用綜合疲勞試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試或物理樣機(jī)破壞試驗(yàn)，不但耗時(shí)長、費(fèi)用高，而且在設(shè)計(jì)階段無法預(yù)測(cè)出其疲勞壽命。分析國產(chǎn)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的動(dòng)力特性，計(jì)算轉(zhuǎn)盤齒輪的疲勞性能對(duì)于優(yōu)化轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，改善國產(chǎn)鉆井機(jī)的綜合性能，提升國產(chǎn)鉆井機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力意義重大。
　　本文以目前國內(nèi)

2、最大轉(zhuǎn)盤 ZP495為對(duì)象，利用聯(lián)合仿真技術(shù)對(duì)典型的理論工況下鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤齒彎曲輪疲勞壽命進(jìn)行了仿真分析，具體做了以下幾項(xiàng)工作：
　　運(yùn)用 PRO/E建模技術(shù)搭建了轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的三維模型，在動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS中對(duì)模型進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，得到了轉(zhuǎn)盤錐齒輪的嚙合力并分析了其變化特性，得到的曲線數(shù)據(jù)與分析結(jié)果為轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制及錐齒輪的壽命仿真提供了數(shù)據(jù)支撐。
　　對(duì)仿真載荷進(jìn)行了疲勞統(tǒng)計(jì)分析處理，運(yùn)用雨流計(jì)數(shù)原理對(duì)載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行

3、了載荷分級(jí)、累積頻次合成、各級(jí)循環(huán)計(jì)數(shù)等計(jì)算，得到了仿真載荷的載荷分布矩陣表、累積損傷率曲線以及雨流直方圖。用簡(jiǎn)單的方法描述了仿真載荷數(shù)據(jù)的特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)載荷的規(guī)范清晰化處理。
　　建立了轉(zhuǎn)盤錐齒輪的簡(jiǎn)化有限元模型，分析了錐齒輪彎曲應(yīng)力的分布情況，確定了其彎曲疲勞的危險(xiǎn)部位。基于錐齒輪有限元分析的結(jié)果，以名義應(yīng)力法為基礎(chǔ)，結(jié)合仿真的載荷以及材料曲線，在疲勞仿真軟件Designlife中計(jì)算了轉(zhuǎn)盤錐齒輪的疲勞壽命，得到了在理論工況下