畢業(yè)設(shè)計--泥漿攪拌器設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文針對泥漿攪拌器的軸密封問題而導(dǎo)致漏油現(xiàn)象，攪拌器功率過大造成浪費問題及勞動強度大不能保證攪拌器葉輪的扭矩等問題，在收集分析國內(nèi)外有關(guān)動力鉗的設(shè)計、分析、計算、使用等資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)目前在用的泥漿攪拌器存在的一些問題

2、，開展了QJ800-7.5型升降式鉆井液攪拌器的設(shè)計工作。本設(shè)計主要完成了以下工作：</p><p>　　1.搜集國內(nèi)外泥漿攪拌器的相關(guān)資料進行分析研究，明白了泥漿攪拌器的特點、原理及發(fā)展方向，并結(jié)合國產(chǎn)攪拌器的技術(shù)現(xiàn)狀和生產(chǎn)實際提出具體的設(shè)計方案。</p><p>　　2.開展了對泥漿攪拌器的結(jié)構(gòu)方案、主要零件設(shè)計計算和其強度計算。</p><p>　　3.在攪拌

3、器結(jié)構(gòu)方案設(shè)計和理論計算以及強度校核的基礎(chǔ)上，繪制了具體的裝配圖及必要的零件圖。</p><p>　　總之，通過對國內(nèi)外固控系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研，進一步認識了國內(nèi)外先進攪拌器的優(yōu)點及現(xiàn)存的缺點；通過開展鉆井液攪拌器設(shè)計工作，為研制新產(chǎn)品，提高攪拌器的綜合性能提供理論依據(jù)和方法，最終設(shè)計出了結(jié)構(gòu)合理、工作安全的鉆井液攪拌器，以達到畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：固控系統(tǒng)；鉆井液

4、攪拌器</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1設(shè)計目的及意義</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是設(shè)計鉆井液攪拌器，內(nèi)容涉及到攪拌器關(guān)鍵件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論計算，重點解決攪拌器軸封問題等。專業(yè)知識加深理解，也將了解到固相控制技術(shù)在國內(nèi)外最新發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢。</p><p>　　隨著

5、我國科學(xué)鉆井的巨大進步，而鉆井液固控技術(shù)已成為科學(xué)鉆井中一項重要的組成部分。鉆井液攪拌器是固控設(shè)備的重要組成部分，目的是清除泥漿中的固相組織，維持泥漿優(yōu)良性的保證，而優(yōu)良的保證能是預(yù)防鉆井井下事故、防止傷害、保護產(chǎn)層、提高鉆速、降低成本的前提。</p><p><b>　　1.2設(shè)計背景</b></p><p>　　升降式鉆井液泥漿攪拌器是在現(xiàn)有泥漿攪拌器的基礎(chǔ)上，通

6、過改進發(fā)展起來的一種新型、高效的新產(chǎn)品，其主要用途是實現(xiàn)成泥漿固、液均勻的主要功能。具體辦法是采用空心蝸輪軸傳遞扭矩。在空心蝸輪軸中設(shè)有螺桿，轉(zhuǎn)動手輪和螺母使螺桿升降，帶動葉輪升降，能使攪拌器的葉輪調(diào)整到需要的高度有效的避免了循環(huán)灌中沉淀物埋沒葉輪；還可以通過調(diào)整葉輪的高度使攪拌器充分發(fā)揮攪拌作用。因此，研究鉆井液泥漿攪拌器必須深入了解國內(nèi)外攪拌器的使用性能和技術(shù)現(xiàn)狀。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分

7、析</p><p>　　1.2.1國外研究現(xiàn)狀分析</p><p>　　從80年代中期開始，美國、蘇聯(lián)、英國等一些西方國家建立了成熟的工藝和科研隊伍，他們的固控設(shè)備性能良好、工作穩(wěn)定、壽命長，已實現(xiàn)設(shè)備類型的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和專用化。國外固控設(shè)備水平以美國的BRANDT、SWACO、DERRICK等公司為代表，質(zhì)量和性能處于世界首位。國外特別重視固控系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)化配置和整個固控系統(tǒng)的效率評價

8、，并為此開發(fā)了鉆井液固相控制專家系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析</p><p>　　我國的鉆井液固控設(shè)備及工藝的研究和具體應(yīng)用工作起步較晚。在80年至</p><p>　　80年代中期內(nèi)，我國開始了鉆井工業(yè)固控設(shè)備的研究與使用。針對攪拌器的研</p><p>　　究，經(jīng)過近幾年的努力，從仿真測繪階段，發(fā)展到自己研發(fā)新結(jié)

9、構(gòu)，并研制出</p><p>　　升降可調(diào)，徑向與軸向同軸安裝；機身可搖擺的多種攪拌器。但國產(chǎn)的固控設(shè)</p><p>　　備在性能、壽命方面與國外固控設(shè)備有一定差距，主要是材料、加工工藝、加</p><p>　　精度和配套的通用設(shè)備（如電動機）的質(zhì)量。其中，生產(chǎn)攪拌器的廠家主要有：</p><p>　　滄州華滄石油機械廠、華北石油管理局第一

10、機械廠、滄州中油固控設(shè)備有限公</p><p>　　司、山東省淄博市博山防爆電器廠等。</p><p><b>　　1.3技術(shù)路線</b></p><p>　　綜合運用現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法、鉆井工程、水力學(xué)等多學(xué)科知識，采用理論分析、計算和計算機繪圖相結(jié)合的方法開展泥漿攪拌器的研究工作。</p><p>　　主要思想是

11、將傳統(tǒng)設(shè)計方法與現(xiàn)代設(shè)計方法有機結(jié)合，首先從現(xiàn)場調(diào)研和資料收集著手，廣泛調(diào)研國內(nèi)外泥漿攪拌器的相關(guān)文獻資料，弄清國內(nèi)外泥漿攪拌器的技術(shù)現(xiàn)狀及下一步的發(fā)展方向；在此基礎(chǔ)上，深入開展產(chǎn)品機理研究，對泥漿攪拌器的工作特性、運動規(guī)律和受力狀況進行較為全面和系統(tǒng)的認識，為下一步的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)；通過對國內(nèi)外先進泥漿攪拌器結(jié)構(gòu)和性能進行比較和多個設(shè)計方案對比論證，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)需要提出技術(shù)可行、結(jié)構(gòu)先進的泥漿攪拌器設(shè)計方案和技術(shù)參數(shù)；采用計算機

12、輔助設(shè)計（ CAD）方法，對主要零部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　最終設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)良、可靠性好的升降式泥漿攪拌器產(chǎn)品，以滿足高速發(fā)展的現(xiàn)代鉆井工業(yè)的需要。</p><p>　　此次設(shè)計的總技術(shù)路線是：</p><p>　　1.4設(shè)計可行性分析</p><p>　　升降式泥漿攪拌器在我國石油礦場中，已開始應(yīng)用，我國科學(xué)工作者在

13、實驗研究、理論研究方面作了大量的工作（特別是華北石油管理局），在這方面已取得了大量成果。本設(shè)計通過收集、查閱資料和現(xiàn)場調(diào)研，在現(xiàn)有泥漿攪拌器的研究基礎(chǔ)上開展升降式泥漿攪拌器的設(shè)計工作是可行的。</p><p>　　1.4.1現(xiàn)存的問題 </p><p>　　鉆井液攪拌器是一種專用攪拌器，一般情況下不能簡單地將化工、石油煉制、食品等工業(yè)中使用的攪拌器搬過來。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，設(shè)計攪拌器應(yīng)注意：&

14、lt;/p><p>　?、偕a(chǎn)實踐中攪拌器功率不足易于覺察，而攪拌器功率過大造成浪費的問題則易忽略</p><p>　　②攪拌軸的密封問題，易產(chǎn)生漏油現(xiàn)象。</p><p>　?、蹟嚢枞~輪的選擇問題。</p><p>　　1.4.2對應(yīng)的解決方案</p><p>　?、倏蛇\用Bates算圖或Rushton算圖確定攪拌器功率

15、。</p><p>　　②采用多組V型盤根，它具有自封性能和自我補償能力，長期不調(diào)整也不會產(chǎn)生漏油現(xiàn)象。</p><p>　?、鄄捎瞄_啟式蝸輪式葉輪，保證攪拌的強度。</p><p>　　1.5設(shè)計的主要工作及內(nèi)容</p><p>　　經(jīng)過兩個多月畢業(yè)設(shè)計時間，在指導(dǎo)老師莫麗的悉心指導(dǎo)下，很有成效的完成了以下設(shè)計相關(guān)工作：</p>

16、<p>　　①利用網(wǎng)絡(luò)與書籍搜集鉆井液攪拌器相關(guān)資料，在認真閱讀前輩的相關(guān)開創(chuàng)性研究資料的基礎(chǔ)上，完成設(shè)計的開題；</p><p>　　②撿取資料中與設(shè)計主題相關(guān)性極大的外文資料文章翻譯成中文，并依照原文做了電子排版；</p><p>　?、鄹鶕?jù)相關(guān)資料完成了鉆井液攪拌器結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、理論計算以及強度校核工作；</p><p>　?、茉谠O(shè)計計算的基礎(chǔ)上

17、完成了攪拌器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，并用CAD軟件繪制了攪拌器的裝配圖及部分零件圖。</p><p><b>　　1.6理論依據(jù)</b></p><p>　　本次設(shè)計主要運用機械設(shè)計理論、理論力學(xué)、機械制圖、工程力學(xué)、機械原理、化工密封技術(shù)、CAD設(shè)計等相關(guān)學(xué)科，在現(xiàn)有鉆井液攪拌器的研究成果基礎(chǔ)上，開展攪拌器關(guān)鍵件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論計算。設(shè)計的難點是傳動軸的密封問題、攪

18、拌器功率的確定、攪拌器葉輪循環(huán)流量的計算等。其中，設(shè)計中將參考以下文獻作為設(shè)計理論依據(jù)：</p><p>　　①龔偉安．鉆井液固控系統(tǒng)及設(shè)備．石油工業(yè)出版社：1995 ,04</p><p>　?、谌A東石油學(xué)院礦機教研室編．石油鉆采機械．石油工業(yè)出版社：1980</p><p>　?、酆鷩鴺E，石流主編．化工密封技術(shù)．化學(xué)工業(yè)出版社：2001 </p>

19、<p><b>　?、軝C械設(shè)計手冊</b></p><p>　　⑤陳立德，機械設(shè)計基礎(chǔ)，高等教育出版社（第三版）</p><p><b>　　2.攪拌器結(jié)構(gòu)方案</b></p><p><b>　　2.1總體方案</b></p><p>　　本次設(shè)計的鉆井液攪拌器采用

20、蝸輪傳動蝸桿傳動結(jié)構(gòu)，蝸輪蝸桿的傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動比大，可靠性高，在鉆井液攪拌器中最常使用。在確定好傳動結(jié)構(gòu)方案設(shè)計后，進行攪拌器主要零部件的設(shè)計計算，如蝸桿傳動、攪拌軸、空心蝸輪、葉輪等。最后對設(shè)計好的零件進行強度校核。</p><p>　　鉆井液攪拌器蝸輪蝸桿的傳動結(jié)構(gòu)圖如下所示：</p><p>　　圖2-1 蝸輪蝸桿—皮帶傳動</p><p><b&g

21、t;　　2.2參數(shù)確定</b></p><p>　　本次設(shè)計的理論參數(shù)是根據(jù)現(xiàn)場攪拌器使用要求制定的。產(chǎn)品應(yīng)達到如下性能參數(shù)：</p><p>　　輸入功率：7.5KW ； 輸出轉(zhuǎn)速：72 r／min，； </p><p>　　葉片直徑：820 mm； 額定電壓：380V；</p><p>　　傳動比：

22、1：20； 葉輪排量：28ml／min；</p><p>　　升距離：550 mm； 葉片數(shù)：4個；</p><p>　　傾角：60°； </p><p>　　另外，試驗用鉆井液性能為：密度1.28g／cm ，塑性粘度7MPa·s，宏觀粘度67．5MP a﹒s，動切力60.5Pa

23、，靜切力70Pa。</p><p>　　2.3原動機型號的選擇</p><p>　　選擇原動機時，應(yīng)綜合考慮動力來源、價格、投資和維護管理費用等。根據(jù)工作條件選用YB系列隔爆型異步電動機。YB系列隔爆型電動機是Y(IP44)系列電動機的派生產(chǎn)品，具有高效、節(jié)能、噪聲小、運行安全可靠、安裝尺寸和功率等級符合國際標(biāo)準(zhǔn)等特點。此外它采用封閉自扇冷式，增強外殼的機械強度，并保證組成外殼的各零部件之

24、間的各接合面上具有一定的間隙參數(shù)。</p><p>　　考慮到鉆井液攪拌器的設(shè)計參數(shù)的要求，其輸入功率是7.5KW，輸出轉(zhuǎn)速較低，n=72r/min，V帶傳動的傳動比范圍為i1=2-4，蝸輪蝸桿傳動比i2為20，所以電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為N=n·i1·i2=72·（2-4）·20=2880-5760r/min，同時綜合考慮傳動設(shè)計要求和價格等方面的因素，選用YB2·

25、;160M1-2型隔爆電機作為鉆井液攪拌器的動力源。其各項技術(shù)參數(shù)如下表2-3：</p><p>　　表2-3 YB2·160M1-2型隔爆電機</p><p><b>　　2.4軸封類型</b></p><p>　　攪拌器可靠的密封是一個重要的問題。由于攪拌器密封一起的漏油，不但大量浪費油料，而且污染了鉆井液。由于攪拌軸是旋轉(zhuǎn)運動

26、的，所以其密封屬于動密封。對動密封的基本要求：</p><p><b>　?、倜芊庖煽浚?lt;/b></p><p>　?、诿芊獾慕Y(jié)構(gòu)要簡單，裝卸要方便；</p><p>　?、勖芊馐褂脡勖L。</p><p>　　在實際生產(chǎn)中使用最普遍的動密封有兩種，即填料密封和機械密封。鉆井液攪拌器的軸屬于低轉(zhuǎn)速，低壓力，較適用的仍

27、然是填料密封，因為填料密封具有結(jié)構(gòu)簡單，易于維修，可靠性高等優(yōu)點。</p><p>　　密封填料的材料選擇的主要依據(jù)是攪拌的攪拌軸轉(zhuǎn)速、操作溫度、操作壓力及無聊的化學(xué)性質(zhì)。機械的作用，如軸的偏轉(zhuǎn)或軸向跳動對填料材料的選擇也有一定的影響?？偟膩碚f，用于制造密封填料的材料必須滿足以下要求：</p><p>　?、賾?yīng)用足夠的塑性，在填料壓縮下能適應(yīng)軸和調(diào)料函的形狀而變形。</p>

28、<p>　?、谒x材料能夠耐設(shè)備內(nèi)介質(zhì)及潤滑劑的浸泡和腐蝕，且不含被戒指和潤滑劑所溶脹及削弱的其他物質(zhì)。</p><p>　?、蹜?yīng)具有足夠的彈性，以吸收在設(shè)計上不能避免的軸的環(huán)動。</p><p>　　④不會咬住或腐蝕軸。通常用來制造密封填料的材料有纖維，金屬潤滑劑等，可根據(jù)具體情況來選擇。</p><p>　　攪拌器V型密封結(jié)構(gòu)如下：</p>

29、<p>　　圖2-4 V型密封結(jié)構(gòu)</p><p>　　3攪拌器主要零件設(shè)計計算</p><p>　　3.1蝸桿傳動設(shè)計計算</p><p>　　3.1.1選擇蝸桿傳動類型</p><p>　　根據(jù)GB/T10085—1988的推薦，采用阿基米德柱蝸桿傳動。</p><p><b>　　3.1

30、.2選擇材料</b></p><p>　　考慮到蝸桿傳動的功率不大，速度只是中等，故蝸桿傳動采用40Cr；因希望效率高些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為55HRC。</p><p>　　蝸輪采用QT300，金屬模鑄造，為可節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT400制造。</p><p>　　3.1.3確定主要參數(shù)</p>

31、<p>　　跟據(jù)蝸桿蝸輪推薦值表有，傳動比i2=20, 取蝸桿的頭數(shù)Z1=2，則蝸輪齒數(shù)Z2=i2Z1 =220=40 ，取Z2=40。</p><p>　　表3-1 蝸桿頭數(shù)蝸輪齒數(shù)推薦值</p><p>　　3.1.4按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計</p><p>　　根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則先按齒面解除疲勞強度進行設(shè)計及理論計算。</p>

32、;<p><b>　　傳動中心距</b></p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　?、儆嬎阄佪嗇S上的傳動中心距T2</p><p>　　蝸桿轉(zhuǎn)速n 2 = 72r/min</p><p>　　按Z1= 2 ，取= 0.82 ，則</p><

33、p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　== 9.55= 9.55= 196N·mm</p><p><b>　?、诖_定載荷系數(shù)</b></p><p>　　因工作載荷穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)= 1;</p><p>　　選取使用系數(shù) = 1.15；</p&g

34、t;<p>　　由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù) = 1.1；則</p><p>　　K = ··= 1.15 = 1.265</p><p><b>　?、鄞_定影響系數(shù)ZE</b></p><p>　　因使用的QT300蝸輪與40Cr蝸桿相配，故ZE = 160</p><p>

35、<b>　?、艽_定接觸系數(shù)</b></p><p>　　先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比為/ = 0.35 ，可查得=2.9</p><p><b>　?、荽_定需用接觸力</b></p><p>　　應(yīng)力循環(huán)系數(shù)：N = 60 = 60 = 5.18</p><p>　　式中 ：n 2—— 蝸輪

36、轉(zhuǎn)速，單位為r/min</p><p>　　——工作壽命，單位為h ; = 5年300（天/年）8（小時/天）</p><p>　　——蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個輪齒嚙合的次數(shù)。</p><p><b>　　壽命系數(shù)：</b></p><p>　　= = 0.8328;</p><p>　　查表得基本需

37、用應(yīng)接觸力1 = 268</p><p><b>　　計算許用接觸力：</b></p><p>　　= 1 = 268= 223.19</p><p><b>　?、抻嬎阒行木?lt;/b></p><p>　　= 174.98 mm</p><p>　　取中心距= 180 mm

38、，因 =20 ，故選取m = 7.1 ， 直徑系數(shù)q = 10</p><p>　　可查表得接觸系數(shù)< , 因此以上計算結(jié)果可用。</p><p>　　3.1.5蝸桿蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸</p><p><b>　　①蝸桿</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b></p

39、><p><b>　??；</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　軸向齒徑</b>

40、;</p><p><b>　　螺旋線導(dǎo)程</b></p><p><b>　　s = </b></p><p><b>　　法向齒厚</b></p><p><b>　　螺旋部分長度</b></p><p><b>　　

41、取。</b></p><p><b>　　驗算有：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——Ⅱ軸傳遞的扭矩，單位為；</p><p>　　——法向載荷在節(jié)點處沿圓周方向的分力，單位為；</p><p><b>　　計算

42、知載荷合格。</b></p><p><b>　?、谖佪?lt;/b></p><p><b>　　蝸輪齒數(shù)</b></p><p>　　d2= mZ2 = 7.1</p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>

43、　　d</b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　蝸輪咽喉母圓半徑</b></p><p><b>　　外徑</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>&

44、lt;b>　　齒寬</b></p><p><b>　　B</b></p><p><b>　　頂隙</b></p><p>　　C = 0.2m = 0.2</p><p><b>　　齒寬包角</b></p><p><b&g

45、t;　　3.2蝸輪軸設(shè)計</b></p><p>　　3.2.1條件參數(shù)計算</p><p>　　已知，蝸桿m = 7.1mm ，q = 10，Z1 = 2，Z2 = 40，n2 = 60r/min,284mm</p><p><b>　　蝸輪受力：</b></p><p>　　3.2.2材料的選擇及熱處理&

46、lt;/p><p>　　軸的材料主要是碳鋼合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞度，故采用碳鋼制造軸尤其廣泛，其中最常用的是45鋼。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求選用45鋼，調(diào)制處理，硬度170-217HBS，=590MPa，。</p><p>　　3.2.3初選最小軸徑</p>&

47、lt;p><b>　　計算公式：</b></p><p>　　(3-3) 式中：——軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；</p><p>　　——軸Ⅰ傳遞的功率，單位為kW；</p><p>　　——由軸的許用應(yīng)力所確定的系數(shù)。</p><p>　　查表得A126-103</p><p>　　當(dāng)

48、軸截面開有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮對軸的強度的削弱，對于直徑小于100的軸，軸頸應(yīng)增大5%-7%，然后將軸頸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，作為承受扭轉(zhuǎn)作用的軸段的最小直徑。</p><p><b>　　即，這里取=</b></p><p>　　3.2.4設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖</p><p>　?、俅_定軸上零件的位置和固定方式。要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定

49、軸上零件的裝配順序和固定方式。確定蝸輪從動軸的右端裝入，蝸輪的左端用軸肩定位，右端用套筒定位。這樣蝸輪在軸上的軸向位置被完全確定。蝸輪周圍固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝于蝸輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向用過盈配合固定。</p><p>　?、诖_定各軸段的直徑。外伸軸的最小直徑=60mm；考慮到要對安裝在軸段①上的聯(lián)軸器進行定位，軸段②上應(yīng)有軸肩，同時能很順利地在軸段②上安裝軸承，軸段②必須滿足蝸輪的連接，取。&

50、lt;/p><p>　?、鄞_定各軸段的長度。為了使攪拌器的零件結(jié)構(gòu)更緊湊、傳動可靠，取為500mm，為1200mm，為160mm</p><p>　　④軸上零件的周向定位聯(lián)軸器和軸的周向定位采用平建聯(lián)接，鍵槽用鍵槽銑刀加工。</p><p>　?、荽_定軸上圓角和倒角尺寸,參考文獻相關(guān)表有，軸段倒角為,圓角半徑為5mm。</p><p>　　3.2

51、.5計算軸上載荷</p><p>　　畫出軸的空間受力圖及水平面內(nèi)的彎矩圖：</p><p>　　圖3-2 攪拌器轉(zhuǎn)動軸設(shè)計</p><p><b>　?、偎矫媸芰Ψ治觯?lt;/b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　=</

52、b></p><p><b>　　支點反力</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?、谒矫鎻澗?lt;/b></p><p><b>　　=&l

53、t;/b></p><p><b>　?、鄞怪逼矫媸芰Ψ治?lt;/b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b&g

54、t;　　支點反力</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?、艽怪逼矫鎻澗兀?lt;/b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　⑤合成彎矩：</b></p><p&

55、gt;<b>　　=</b></p><p><b>　?、夼ぞ胤治觯?lt;/b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　式中，；</b></p><p>　　式中為考慮彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力循環(huán)特性的不同引入的修正系數(shù)。通

56、常彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變化應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力隨工作情況變化而變化。對于不變轉(zhuǎn)矩取，對于脈動循環(huán)轉(zhuǎn)矩??；對于對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩取。</p><p>　?、叽_定危險截面及校核強度</p><p>　　查表得的條件，故設(shè)計的軸有足夠強度。</p><p>　　3.3攪拌器葉輪的設(shè)計</p><p>　　3.3.1攪拌器葉輪的選擇</p><

57、p>　　攪拌器的攪拌作用由運動著的漿葉所產(chǎn)生，因此，漿葉的形狀、尺寸、數(shù)量以及轉(zhuǎn)速就影響著攪拌器的功能。</p><p>　　用于化工和食品工業(yè)的攪拌葉輪類型繁多，由于葉輪使用范圍具有較廣的范圍，因此真正用于石油鉆井固控系統(tǒng)攪拌器的葉輪類型也不過三四種。常見的攪拌葉輪可粗略的分為四種類型，即漿式、開啟蝸輪式、圓盤蝸輪式和推進式。經(jīng)過長期生產(chǎn)經(jīng)驗的積累和試驗研究，各種類型葉輪尺寸的相對關(guān)系都已有一個大致的范圍

58、，超過這些范圍設(shè)計出來的葉輪．無論外觀或性能都不會理想。同樣，它們相應(yīng)的運轉(zhuǎn)條件、介質(zhì)粘度大致的流動狀態(tài)都已有—定的推薦范圍。</p><p>　　經(jīng)過長期生產(chǎn)經(jīng)驗的積累和實驗研究，各種類型葉輪尺寸的相對關(guān)系都有一個大致范圍，超過這些范圍設(shè)計出來的葉輪，無論外觀和性能都不會理想。同樣，它們相應(yīng)的運行條件，介質(zhì)粘度大致的流動狀態(tài)都有一定的推薦范圍，如下表3-3所示：</p><p>　　目前

59、國內(nèi)外石油固控系統(tǒng)中，最常用的攪拌器有兩種，一種是開啟式蝸輪，一種是圓盤式蝸輪。很少再選漿式和推進式，而開啟式蝸輪最常用的是平直葉片。在圓盤葉片中，最常用的是平直片、折葉片和后彎葉片。由于開啟蝸輪式即使沒有擋板也具有強烈的上下對流作用。因此，在較先進的鉆井液攪拌器中得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　表3-3 攪拌器型式和適用條件</p><p>　　3.3.2攪拌葉輪形狀與流態(tài)的關(guān)系&

60、lt;/p><p>　　固液相攪拌過程問題復(fù)雜，因為既有固液兩相物性的不同，又存在著較大的密度差異。固液相攪拌有一個基本要求，就是使固體顆粒懸浮起來。如果固相顆粒密度很小，濃度不大．密度與液體十分接近，則此時可將固相看作是液相的一部分。如果固相顆粒密度較大，同相顆粒在液相中的沉降速度較大，只有進行充分攪拌才能保持固相的懸浮狀態(tài)。從理論上講，只要攪拌液的上升速度大于固相沉降速度，就可使固體顆粒懸浮起來。</p&g

61、t;<p>　　實驗證明，固相懸浮存在一個臨界攪拌轉(zhuǎn)速，其值與固液相密度差、液相密度、固相密度、液相粘度、粒徑等物性有關(guān)，也與大罐形狀和攪拌葉輪幾何形狀有關(guān)。鉆井液使用高粘度的高分子聚合物越來越多，有些鉆井液體系本身的粘度就很大，由于粘度大以及粘力的影響，在攪拌時很難形成串流而處于層流狀態(tài)。這種層流狀態(tài)也只出現(xiàn)在攪拌葉輪附近，稍遠處液體幾乎是靜止的。要解決液體的對流問題，不能單靠提高攪拌器轉(zhuǎn)速和循環(huán)流量。因為在高粘度下攪拌

62、葉輪排出流量甚少。轉(zhuǎn)速過高還會在高粘度液中形成溝流，稍遠處仍為死區(qū)。此時可以通過加大葉輪自徑，采用雙層葉輪來增大攪拌區(qū)域。</p><p>　　為了保證鉆井液中固相顆粒在罐內(nèi)的均勻懸浮，必須提供一個適中的湍流流態(tài)、葉輪形狀、數(shù)量及轉(zhuǎn)速。其基本影響因素是葉輪的形狀與運轉(zhuǎn)參數(shù)。</p><p>　　各種攪拌器的形狀按攪拌器的運動方向漿葉表面的角度分為三類：即平葉、折葉和螺旋面葉。這里只介紹在鉆

63、井液攪拌器中常用的漿式。蝸輪式(屬于平葉和折葉)、和推進式(居于螺旋面葉)葉輪。</p><p>　　平葉的運動方向與漿面法線方向一致；折葉的漿而與運動方向成一個傾斜角 一般為45或60；螺旋面葉是折葉的一種特殊情況，它的根部的。為40~70，舊漿而端部儀為l 7左右。平葉的運動方向與漿面垂直，當(dāng)?shù)退龠\轉(zhuǎn)時，流體主要是水平環(huán)向流。增大轉(zhuǎn)數(shù)時，液體的徑向流動逐漸增大。僅靠平漿葉本身所形成的軸流是很弱的。由于折葉的

64、漿面與運動入向成角，因此，除水平環(huán)流外．還有軸向分流。轉(zhuǎn)速逐漸增大，還會逐漸增大徑向流。螺旋葉面有水平環(huán)流、徑向流和軸向流，其中軸向流最大。</p><p>　　出以上分析得知，鉆井液攪拌諾的葉輪按排液方向可分為徑向流和軸流型兩種：螺旋由漿葉屬于軸向流型，而折葉式漿葉則處于二者之間，但更接近軸向流型。</p><p>　　這里要持別指出的是，不管何種葉型，當(dāng)液體粘度較低時，都將隨著轉(zhuǎn)速的變

65、大，其流態(tài)逐漸內(nèi)層流到過濾流到湍流。在湍流狀態(tài)下．平葉漿式攪拌軸附近將形成一個旋渦，中心液面向下，成漏斗狀，液體表面成回轉(zhuǎn)拋物面。旋渦中心的液體幾乎與攪拌軸同步，形成一個圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)，在低粘度情況下．其直徑大約為漿徑的70％。這個區(qū)域內(nèi)液體沒有相對運動．所以混合、懸浮很不好。攪拌時不希望在循環(huán)內(nèi)出現(xiàn)過大的旋渦，旋渦過大說明轉(zhuǎn)數(shù)過高．這給我們判斷轉(zhuǎn)速是否合適提供了根據(jù)。</p><p>　　3.3.3攪拌葉輪循環(huán)流

66、量的計算</p><p>　　為了研究攪拌器的功能，要研究漿葉與宏觀液流、微觀液流飛關(guān)系，它們反應(yīng)出漿葉的排出性能與剪切性能。各種漿葉因其形狀、運轉(zhuǎn)形狀的不同而各具有不同的排出流量。徑向型漿葉在一定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，自漿葉面處排出高速液流，使周圍靜止或低速流卷入其中，在罐內(nèi)形成循環(huán)流。軸流型排出軸向流，對周圍液體也有吸引挾帶作用。這種循環(huán)流如圖所示。圖中漿葉排出量為．吸引挾帶量力，總的循環(huán)流量為Qc。罐內(nèi)液體形成的循環(huán)

67、流動遍及全罐。通過漿葉排出液體，將漿葉的能量傳遞到全罐各處，同時也使各處液體順次流到只有強烈攪拌作用的漿葉附近。因此，葉輪的排出性能對攪拌過程是非常重要的。</p><p><b>　　計算公式如下：</b></p><p><b>　　(3-5)</b></p><p><b>　　(3-6)</b>

68、;</p><p>　　(3-7) (3-8)</p><p><b>　　(3-9)</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　式中：—— 排出流量，</p><p><b>

69、;　　——循環(huán)流量，</b></p><p>　　——分別為排出流量數(shù)及循環(huán)流量數(shù)</p><p><b>　　n ——攪拌器轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　——攪拌漿葉直徑</b></p><p><b>　　b —— 液漿寬度</b></p>

70、;<p><b>　　D ——大罐寬度</b></p><p><b>　　K——漿型系數(shù)</b></p><p><b>　　H——液體深度</b></p><p><b>　　Z——葉片數(shù)</b></p><p><b>　　—

71、—雷諾數(shù)</b></p><p><b>　　(3-11)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　表3-3 漿葉系數(shù)：</p><p>　　以上公式的嚴(yán)格應(yīng)用條件是：</p><p>　?、偌铣叽绲南鄬﹃P(guān)系是：<</

72、p><p>　　式中，C為漿葉離罐底的距離。</p><p><b>　　②罐內(nèi)為湍流流態(tài)。</b></p><p>　　對于長方體鉆井液循環(huán)罐及其介質(zhì)流態(tài)，可以近似的認為滿足上述條件。</p><p>　　圖3-2 攪拌時罐內(nèi)的液體流向</p><p>　　3.3.4攪拌葉輪幾何尺寸及層數(shù)計算<

73、;/p><p>　　從攪拌器的功能可以知道，漿葉的大小不是任意決定的，它可以影響漿葉的排出流量，它可以影響動力系統(tǒng)，也就是可以影響向液體中輸入衡量的大小，說明漿葉的大小直徑可以影響攪拌過程的進行。選擇合理的葉輪尺寸，就能夠提供給攪拌過程所需要的動力，還能提供良好的流動狀態(tài)，完成預(yù)期的操作目的。液漿的大小一般為漿徑的大?。ㄋ^漿徑是指漿葉回轉(zhuǎn)時前端軌跡的直徑）和漿葉的寬度來衡量。 </p><

74、p>　　攪拌器葉輪尺寸將影響排出流量和功耗，選擇合理的葉輪尺小供給攪拌過程所需動力并產(chǎn)生良好的流態(tài)。漿葉直徑的大小與攪拌據(jù)種類有關(guān)，也與循環(huán)罐的大小有關(guān)。</p><p>　　1. 鉆井液循環(huán)罐中出現(xiàn)“圓柱回轉(zhuǎn)區(qū)”時，說明這一部分混合很差，攪拌不好。在低粘度時，能量易傳遞，攪拌器直徑可取小些，一般漿葉式可取dj／D＝0．35 -0.8。蝸輪式取d／D＝0.25—0.5。</p><p&g

75、t;　　2.以固——液相懸浮力目的時．為攪起罐底固相顆粒，一般／D＝0.45—0．5。</p><p>　　3.為取得液—液乳化效果，提高剪切力，可增加轉(zhuǎn)速，減少漿徑，一般／D為1／16—1／10。 </p><p>　　4.推進式漿葉軸向流量大，體積循環(huán)能力強，一般漿徑取得較小，／D＝0．2~0．5，其中多取／D＝1／3。</p><p>　　5.漿葉數(shù)量大

76、多取決于漿的形式。漿式常用兩葉；各種蝸輪式的漿葉以6葉、8葉居多；推進式有2葉、3葉和4葉，以3葉居多。</p><p>　　6漿葉寬度取決于粘度大小和動力消耗之多少。在蝸輪式液—液攪拌中，當(dāng)／D＝1/3時，Z＝4，漿寬b＝(0．05—0．1)D。</p><p>　　7.漿葉輪的層數(shù)取決于液層的高度。在低粘度時，當(dāng)液面高H＜D(罐寬)．只要一層即可。在高粘度時，上下攪動的范圍僅處漿徑的1

77、／2，所以必須增加攪拌層數(shù)，層間距一般取為。有時為了提向攪動的循環(huán)強度，也有上層使用軸向流葉輪的，下層漿徑向型葉輪的。</p><p>　　8.下層漿葉離罐底面的距離C一般為漿徑的1~ 1．5倍。為了防止固相沉淀，常將C取為D／10。上層漿葉離液面距離至少為15，推進式則要取H／3，以防止產(chǎn)生旋渦，漿面外露。</p><p>　　平直葉圓盤蝸輪結(jié)構(gòu)如圖3-3所示： </p&

78、gt;<p>　　根據(jù)以上條件，本次設(shè)計尺寸參數(shù)如下：</p><p>　　取葉片數(shù)為Z= 4片，</p><p>　　設(shè)計尺寸，L=120mm ，b = 100mm</p><p>　　/D = 0.25~0.5 得，罐寬D=720mm~360mm</p><p><b>　　槳葉直徑，</b></

79、p><p>　　折葉角度以24，后彎角度</p><p>　　常用介質(zhì)粘度范圍<, 折葉、后彎葉<</p><p>　　流動狀態(tài)：平直葉為徑向流動。</p><p>　　最高攪拌速度可達600rPm</p><p>　　3.3.5攪拌器葉輪型式的選擇</p><p>　　由于同一型式的攪

80、拌器可達到幾種目的，因此多數(shù)情況下是根據(jù)經(jīng)驗和習(xí)慣來選樣。較為合理的方法是由攪拌器目的和形成的流態(tài)為依據(jù)來進行選擇的。</p><p>　　適合固—液懸浮的漿型有蝸輪式和推進式以及漿式兩種。由于蝸輪式的對流循環(huán)能力、湍流分散和剪切力比較強，得到了最廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　使固體懸浮的作業(yè)以開啟蝸輪式最好。出于沒有中間圓盤部分，不致阻礙漿葉上下液相混合。彎葉開啟式蝸輪的排出性能好，

81、對固—液相懸浮也很適合。采用折葉漿、折葉開啟蝸輪、推進式都有軸向流，所以可以不用擋板。</p><p>　　因此，目前國內(nèi)外石油固控設(shè)備中，最常用的攪拌器葉輪只有兩種，—種是開啟式蝸輪，一種是圓盤蝸輪。很少再選用漿式和推進式。而開啟蝸輪式戶用得最多的是平直葉片。</p><p>　　在圓盤蝸輪式中，平直片，折葉片和后彎葉片都有采用。由于開啟蝸輪式即使沒有擋板也具有強烈的上下對流作用，因此，

82、在較先進的鉆井液攪拌器得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　3.3.6攪拌葉輪強度設(shè)計及校核</p><p>　　漿葉強度的計算主要決定漿葉的厚度。它必須在決定了漿葉的直徑=寬度=數(shù)量，并相應(yīng)決定了攪拌器的功率后，對漿葉進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時來進行。</p><p><b>　　①計算功率的確定</b></p><p>　　計

83、算功率通常采用下式來計算：</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p><b>　　式中：，</b></p><p>　　K——電機啟動時的過載系數(shù)</p><p>　?、谄街遍_啟蝸輪的強度計算</p><p>　　以最常見的矩形截面為例，由于葉片對稱性

84、，故可將功率均勻分配到各葉片上。</p><p>　　液體產(chǎn)生的最大阻力彎矩在葉片根部，其值為：</p><p><b>　　式中：Z——葉片數(shù)</b></p><p><b>　　斷面的抗壓模數(shù)：</b></p><p>　　W (3-1

85、3)</p><p>　　式中：b——漿葉寬,cm</p><p><b>　　，cm </b></p><p><b>　　于是，計算應(yīng)力為：</b></p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　式中，為許用應(yīng)力。b在計算時是

86、已知數(shù)，由公式：</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　3.4攪拌軸的密封</b></p><p>　　攪拌器可靠的密封是一個重要的問題。由于攪拌軸密封引起的漏油，不但浪費油料，而且污染了鉆井液。

87、旋轉(zhuǎn)抽密封分為機械密封和壇料密封，鉆井液的軸屬于低轉(zhuǎn)速、低壓力，較適用的仍然是填料密封，它具有結(jié)構(gòu)簡單，易于維修，可靠性高等優(yōu)點。</p><p><b>　?、僮苑馐矫芊?lt;/b></p><p>　　根據(jù)長期現(xiàn)場使用的經(jīng)驗來看，將水龍頭沖管v形盤根結(jié)構(gòu)移植過來是非?？煽康?。密封盤根由耐油膠利夾膠尼龍市線組成，一般3~4組已足夠。密封盤根形狀尺寸國家已有標(biāo)淮，這里不再

88、贅述。</p><p><b>　?、谔盍厦芊?lt;/b></p><p>　　填料密封是一種早期轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)簡單．在攪拌器中時有采用。填料密封的原理與自封式盤根不同，它是靠壓蓋壓力作用下，壓緊填料密封盒中的填料，對攪拌抽表面產(chǎn)生徑向壓力。由于填料中臺有潤滑刑，因此在攪拌軸上產(chǎn)生一層液膜，它既潤滑了攪拌軸，又能阻止設(shè)備中的潤滑油漏出來。</p>&

89、lt;p>　　3.4.1攪拌器功率的確定</p><p>　　所謂攪拌器功率包含兩個不同的概念、即攪拌功率和攪拌作業(yè)功率。為使攪拌器連續(xù)運轉(zhuǎn)所需的功率就是攪拌器功率，為使攪拌過程以最佳方式完成的功率為攪拌作業(yè)功率，前者是物理量的函數(shù)，后者是工藝特性所決定的。很遺憾的是，攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率都沒有準(zhǔn)確的方法予以確定，生產(chǎn)實踐中攪拌器功率不足的問題易于覺察。而攪拌器功率過大造成浪費的問題則易被忽視。<

90、/p><p>　　計算攪拌器功率的目的有兩個：—是解決不同形式的攪拌樣能向被攪拌的介質(zhì)提供多少功率，以滿足攪拌過程的要求；二是為攪拌器弧度計算批供依據(jù)。</p><p>　　Rushton算圖根據(jù)多種攪拌器在液體年度為1~40000cP以內(nèi)，Rc<10的條件下進行了實驗，測定出功率，得到功率因素和Re的關(guān)系由下式</p><p><b>　　(3-16)

91、</b></p><p>　　式中：N——攪拌器功率，KW</p><p>　　——功率準(zhǔn)數(shù)，無因次</p><p>　　4主要零件的強度校核</p><p>　　4.1蝸桿傳動的強度校核</p><p>　　4.1.1蝸輪齒面接觸疲勞強度計算</p><p>　　蝸輪齒面接觸強度計

92、算可以參照齒輪的技術(shù)方法。以赫茲公式為基礎(chǔ)，按節(jié)點處的嚙合條件計算齒面的接觸應(yīng)力，則其校核公式為：</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　上式適用于鋼制蝸桿對青銅鑄鐵或鑄鐵蝸輪。整理得蝸輪齒面解除疲勞強度的校核公式為：</p><p><b>　　(4-2)</b></p>&l

93、t;p>　　式中：K為載荷系數(shù)，K=1~1.4 ，當(dāng)載荷平穩(wěn)，取小值，否則取大值;為蝸輪轉(zhuǎn)矩，單位為N·mm，為蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力，單位為；其余符合的意義同前。</p><p>　　將m=7.1mm，= 71mm，，mm，K=1.265數(shù)據(jù)代入公式有：</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p><

94、b>　　=93MPa</b></p><p>　　所以，蝸輪齒面接觸疲勞強度符合標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　4.1.2齒根彎曲強度校核</p><p><b>　　中心距</b></p><p><b>　　蝸桿螺旋線升角</b></p><p>　　查表有

95、蝸輪材料的基本許用彎曲應(yīng)力為</p><p><b>　　46MPa</b></p><p><b>　　計算壽命系數(shù)</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　計算許用彎曲應(yīng)力</b></p><p&

96、gt;<b>　　=</b></p><p>　　計算齒根彎曲應(yīng)力，查表得</p><p><b>　　(4-4)</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　故齒根彎曲疲勞校核合格。</p><p>　　表4-1-1 蝸輪的齒形

97、系數(shù)：</p><p>　　蝸輪材料的基本使用彎曲應(yīng)力（）圖表4-1-2如下所示：</p><p>　　注：表中括號內(nèi)的值系用于雙向傳動的場合</p><p>　　4.1.3驗算傳動效率</p><p><b>　　蝸桿分度圓速度為</b></p><p><b>　　(4-5)<

98、/b></p><p><b>　　查表得</b></p><p><b>　　與原估計</b></p><p>　　表4-1-3當(dāng)量摩擦系數(shù)和當(dāng)量摩擦角</p><p>　　注：硬度45時的值系指蝸桿齒面經(jīng)磨削、蝸桿傳動經(jīng)跑和，并有充分潤滑的情況。</p><p>　

99、　4.2攪拌器軸承型號選擇</p><p>　　軸承的作用是支承軸及軸上零件，保持軸的回轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦。根據(jù)支承處相對運動的摩擦性質(zhì)，軸承分為滑動軸承和滾動軸承。</p><p>　　滾動軸承具有摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、回轉(zhuǎn)精度高、潤滑簡便和裝拆方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機器和機構(gòu)中。本次設(shè)計采用滾動軸承。</p><p><b>

100、　　滾動軸承的類型：</b></p><p>　?、佥S承按所能承載的方向或公稱接觸角的不同可分為向心軸承和推力軸承，如表4-2-1。表中為滾動軸承與套圈接觸的公法線與軸承徑向平面之間的夾角。</p><p>　?、诎礉L動體的種類可分為球軸承和滾子軸承。在外輪廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和耐沖擊能力都好，但球軸承摩擦小，高速性好。</p><

101、p>　?、郯垂ぷ鲿r能否調(diào)心可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。</p><p>　　④按運動方式可分為回轉(zhuǎn)運動軸承和直線運動軸承。</p><p>　　4-2-1 滾動軸承簡圖：</p><p>　　選擇軸承類型應(yīng)考慮多種因素，如軸承所受載荷的大小、方向及性質(zhì)；軸的方向的固定方式；轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境；調(diào)心性能要求；經(jīng)濟性和其他特殊要求等。</p><p

102、>　　4.2.1求當(dāng)量動載荷P</p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　表得，式中徑向載荷X和軸向載荷Y要根據(jù)e值查取，是軸承的徑向額定靜載荷，未選軸承型號前暫不知道，故用試算法計算。根據(jù)表4-2-2，暫取</p><p>

103、;<b>　　(4-7)</b></p><p><b>　　得，</b></p><p><b>　　由>e</b></p><p>　　查表15.13得X = 0.56 ，Y = 1.15</p><p><b>　　P=</b></p&g

104、t;<p>　　表4-2-2 載荷系數(shù)</p><p>　　4.2.2計算所需的徑向額定動載荷值</p><p><b>　　由公式：</b></p><p><b>　　(4-8)</b></p><p><b>　　得=</b></p><

105、p>　　4.2.3選擇軸承型號</p><p>　　查有關(guān)軸承的手冊，根據(jù)d= 27mm，選得軸承2300軸承合適。 </p><p><b>　　4.3鍵的強度校核</b></p><p>　　常見的軸轂連接有鍵連接、花鍵連接等。軸轂連接主要是用來實現(xiàn)軸的輪轂（如齒輪、帶輪等）之間的軸向固定，并用來傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，有些還可以實現(xiàn)軸上零件

106、的軸向固定或軸向移動（導(dǎo)向）。固定方式的選擇主要是根據(jù)零件所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)、輪轂與軸的對中精度要求、加工的難易程度等因素來進行的。</p><p>　　鍵可分為平鍵、半圓鍵、切向鍵等類型，其中以平鍵最為常見。鍵已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計時首先根據(jù)工作條件和各類鍵的應(yīng)用特點來選擇鍵的類型，再根據(jù)軸的軸徑長度確定鍵的尺寸，必要時還應(yīng)對鍵連接進行強度校核。</p><p>　　4.3.1鍵的主要尺寸確

107、定</p><p>　　平鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，其剖面尺寸（鍵寬b鍵高h）按軸徑d從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中選擇，鍵長L應(yīng)小于輪 長度并符合標(biāo)準(zhǔn)系列。鍵的主要尺寸通過查表4-3，有：</p><p>　　軸徑d>22-30mm，鍵寬b=8mm ，鍵高h = 7mm，鍵長L=18-90mm；</p><p>　　軸徑d>75-85mm, 鍵寬b=22mm，鍵高h = 14mm，鍵

108、長L=63-250mm</p><p>　　表4-3 鍵的主要尺寸</p><p>　　4.3.2鍵的強度校核</p><p>　　假設(shè)載荷沿鍵的長度方向是均勻的，平鍵連接的擠壓強度條件為</p><p><b>　　(4-9)</b></p><p>　　導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式為組成鍵連接的

109、軸或輪轂工作面部分的磨損，須按工作面上的強度進行校核，強度條件為</p><p><b>　　(4-10)</b></p><p>　　式中：T——固定件傳遞的轉(zhuǎn)矩，</p><p><b>　　d——軸徑，</b></p><p><b>　　h——鍵高，</b></p

110、><p><b>　　——鍵的工作長度，</b></p><p>　　A型鍵，B型鍵，C型鍵=，并，以免因鍵過長而增大壓力沿鍵長分布的不均勻性，對于平鍵則為鍵與輪轂的接觸長度；</p><p>　　是鍵連接中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力、許用壓強，單位為，按表4-3選取。</p><p>　　表4-3 鍵連接的許用應(yīng)力</p

111、><p><b>　　5總 結(jié)</b></p><p>　　本文通過對鉆井液攪拌器的結(jié)構(gòu)形狀進行分析，得出總體方案，按總體方案對各零部件的運動關(guān)系進行分析得出鉆井液攪拌器的整體結(jié)構(gòu)尺寸，然后以各個系統(tǒng)為模塊分別進行具體零部件的設(shè)計校核計算，得出各零部件的具體尺寸，再重新調(diào)整整體結(jié)構(gòu)，整理得出最后的設(shè)計圖紙和說明書.此次設(shè)計通過對鉆井液攪拌器的設(shè)計，使我對成型機械的設(shè)計方

112、法、步驟有了較深的認識.熟悉了蝸輪蝸桿、軸、軸承等多種常用零件的設(shè)計、校核方法；掌握了如何選用標(biāo)準(zhǔn)件，如何查閱和使用手冊，如何繪制零件圖、裝配圖；以及設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)零部件的要點、方法.。 這次設(shè)計貫穿了所學(xué)的專業(yè)知識，綜合運用了各科專業(yè)知識，從中使我學(xué)習(xí)了很多平時在課本中未學(xué)到的或未深入的內(nèi)容.我相信這次設(shè)計對以后的工作學(xué)習(xí)都會有很大的幫助.。</p><p>　　由于自己所學(xué)知識有限，而機械設(shè)計又是一門非常

113、深奧的學(xué)科，設(shè)計中肯定存在許多的不足和需要改進的地方，希望老師指出，在以后的學(xué)習(xí)工作中去完善它們。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　兩個月的畢業(yè)設(shè)計工作已接近尾聲，在這期間我遇到了許多難題、困難，最終在老師的幫助下完成了畢業(yè)設(shè)計。在整個畢業(yè)設(shè)計中我想感謝的就是指導(dǎo)老師莫麗老師，莫老師在自己的教學(xué)、科研任務(wù)繁重的情況下仍舊擠出大量的時

114、間來給我們做指導(dǎo)，告訴我們設(shè)計的詳細方法和步驟，甚至教我們?nèi)绾卫镁W(wǎng)上圖書館資源查詢資料，使我們的設(shè)計任務(wù)更加明確。在設(shè)計期間，正好是我專升本復(fù)習(xí)階段，莫老師給我額外的充足的時間去完成工作，減輕了負擔(dān)。</p><p>　　同時也非常感謝和我一起完成畢業(yè)設(shè)計全過程的全體室友和同組其他幾位同學(xué)，如果沒有他們熱忱的幫助與鼓勵，我不可能順利的完成此次設(shè)計任務(wù)。最后，祝愿老師工作順利，同學(xué)們們可以順利的畢業(yè)，以愉悅的心情

115、走上工作崗位。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］龔偉安．鉆井液固控系統(tǒng)及設(shè)備．石油工業(yè)出版社：1995 </p><p>　?。?］華東石油學(xué)院礦機教研室編．石油鉆采機械．石油工業(yè)出版社：1980</p><p>　　［3］胡國楨，石流主編．化工密封技術(shù)．化學(xué)工業(yè)出版社：2001

116、</p><p><b>　　［4］機械設(shè)計手冊</b></p><p>　?。?］陳立德，機械設(shè)計基礎(chǔ)，高等教育出版社（第三版）</p><p>　?。?］鄭志祥，機械零件，北京：高等教育出版社，1989</p><p>　　［7］姜柳林，機械CAD基礎(chǔ)實踐，北京：高等教育出版社，1998</p><