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隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)石油需求的日益增加，石油鉆機(jī)絞車種類和需求量不斷劇增，它能否安全穩(wěn)定地運(yùn)行直接關(guān)系著整個(gè)石油機(jī)械系統(tǒng)的安全。目前，石油鉆機(jī)絞車滾筒軸與滾筒體之間一般采用平鍵聯(lián)接方式。鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)中性好、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用較廣泛的聯(lián)接方式。然而，平鍵聯(lián)接不能承受軸向力且傳遞扭矩受到較大限制，尤其是應(yīng)用于滾筒軸毅的聯(lián)接上，當(dāng)所受載荷超過(guò)鍵的承受載荷時(shí)，可能會(huì)將滾筒體輪毅毀壞或鍵壓潰，導(dǎo)致滾筒無(wú)法修復(fù)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。脹套聯(lián)接不僅可以承受較大的軸向載荷和傳遞較大的扭矩，而且具有過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是目前軸毅聯(lián)接發(fā)展的新趨勢(shì)。因此，在選擇石油機(jī)械絞車滾筒軸與滾筒體聯(lián)接方式時(shí)，考慮了傳統(tǒng)平鍵聯(lián)接和脹套聯(lián)接兩種方式，并對(duì)這兩種聯(lián)接方式做了強(qiáng)度分析。
近年來(lái)，脹套聯(lián)接作為一種先進(jìn)的軸毅聯(lián)接方式，已廣泛應(yīng)用于紡織、冶金、機(jī)床和通用機(jī)械等領(lǐng)域。尤其是在美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家，把脹套聯(lián)接應(yīng)用于重負(fù)載下的機(jī)械聯(lián)接中，取得了良好的效果。目前，我國(guó)已有5種脹套類型建立了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中，Z2型脹套主要由一個(gè)開(kāi)口的雙錐內(nèi)環(huán)、一個(gè)開(kāi)口的雙錐外環(huán)和兩個(gè)壓緊環(huán)等組成。Z型脹套的結(jié)構(gòu)如圖所示，壓緊時(shí)，預(yù)緊螺栓產(chǎn)生軸向壓力，通過(guò)兩個(gè)壓環(huán)將力傳遞到脹套的雙錐內(nèi)外環(huán)上，兩環(huán)相互壓緊，此時(shí)內(nèi)環(huán)受壓，其內(nèi)徑減小緊緊抱住軸，外環(huán)受壓，內(nèi)徑增大膨脹輪毅，形成過(guò)盈配合，并通過(guò)脹套與機(jī)件間的正壓力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞扭矩和軸向載荷。該脹套采用內(nèi)六角螺釘壓緊脹套的開(kāi)口雙錐內(nèi)外環(huán)和中間壓環(huán)，且半錐角約為140°，這樣保證了中間壓環(huán)在壓緊時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生相對(duì)于軸毅的軸向移動(dòng)。
某型鉆機(jī)絞車主要參數(shù)為：傳遞最大扭矩為8.8kN.m，滾筒軸體聯(lián)接部分的尺寸為小190x250。根據(jù)鉆機(jī)絞車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，滾筒軸與滾筒體之間的聯(lián)接選用Z型脹套。參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)脹套選用手冊(cè)，選擇脹套z2-190x250。這種脹套中間彈性圈的連接螺栓數(shù)量為28個(gè)，螺栓直徑14mm，可以承受的軸向力為490kN，額定扭矩為46.5kN.m。采用平鍵聯(lián)接時(shí)，平鍵長(zhǎng)度為220mm，鍵寬度為45mm，鍵高度為25mm，可以傳遞的最大扭矩為37.62kN.m。平鍵聯(lián)接時(shí)，軸的安全系數(shù)n=5。脹套聯(lián)接時(shí)，軸的安全系數(shù)n=8。
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