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煤 矿 机
械
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./01".23
%4+. 5267
第
30
卷
第
23
期
5267
年
23
月
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>?=@9526723236
0
前言
顶部驱动钻井系统
(
顶
驱系统
)
可从井架内部空
间的上部直接旋转钻杆
,
沿固定专用导轨向下送钻
,
完成钻杆旋转钻进
、
循环钻井液
、
接立柱
、
倒划眼
、
装
卸扣杆等多种钻井作业
,
具有效率高
,
安全性好等特
点
。
本文以某型煤层气钻机为例
,
介绍了顶驱系统
关键件的结构及设计
,
其主要技术参数如表
6
所示
。
表
1
某型煤层气钻机顶驱系统主要技术参数
根据
设计要求
,
顶驱变速箱可水平向上翘
,
上翘
角度
2~02°
,
便
于
加接钻杆
;
并具备主轴锁定装置
,
以实现孔底马达水平钻进功能
。
参考国外同类产品
顶驱的结构方式
,
选用液压马达驱动形式
,
总体方案
如图
6
所示
。
旋转底座与桅杆导轨通过滚轮轴承组
联
接
,
实现顶驱在导轨上的滑动
;
动力头通过螺栓与
旋转底座中的旋转臂联接
,
旋转臂可绕旋转中心转
动
;
制动组件配合变速箱上的刹车盘实现主轴锁定
功能
。
1
动力头关键件的设计与校核
1.1
顶驱主传动装置的分析
顶驱主传动装置通常指齿轮减速器及顶驱主
轴
,
是顶驱驱动钻杆柱旋转钻井的核心部件
。
图
1
总
体
方案图
69
旋转
底座
59
动力
头
39
制动
组件
结合顶驱的钻进转速
、
扭矩等主要技术参数
,
同
时参考其他同类产品顶驱的齿轮传动形式
,
确定
顶
驱采用
:
个小
齿轮驱动
6
个大齿轮的联合驱动结构
形式
,
大
齿轮的齿数为
z
5
A;3
,
小齿轮的齿数为
z
6
A
60
,
故齿轮的传动比为
39B
(
iA
z
5
z
6
A39B
)。
小
齿轮相对
于顶驱主轴均匀对称地布置在圆周上
,
各小齿轮作用
在大齿轮的径向力在顶驱主轴上实现平衡
,
顶驱主轴
在工作过程中
,
仅承受驱动力矩和钩载
,
这种结构形
式能减小振动
,
降低噪声
,
延长了主轴和轴承的使用
寿命
。
在传动系统设计时
,
既要在保证传动强度的条件
下尽量减小变速箱的整体尺寸
,
又要考虑小齿轮与液
C
“
十
三
五
”
国家科技重大专项
D5E6;FGEBE:BHEE6HE3I
车载钻机顶驱系统关键件的设计分析
C
吕晋
军
6
,
5
(
69
瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室
,
重庆
:2223J
;
59
中煤
科工集团 重庆研究院
,
重庆
:2223J
)
摘 要
:
根据某型煤层气钻机顶驱系统设计参
数要求
,
对顶驱系统关键件进行了设计分析
,
确
定了顶驱主传动装置的结构形式
,
且校核驱动齿轮的强度及可靠性
、
确定了液压马达型号及制动组
件的形式等
;
根据顶驱主要承受载荷运用有限元法对旋转底座受力进行分析
,
为该型煤层气钻机的
后续设计提供了理论依据
。
关键词
:
顶驱系统
;
主传动装置
;
驱动齿轮
;
有限元法
;
旋转底座
中图分类号
:
TD42193
文献
标志码
:
K
文章
编号
:
1003 -
079:
(
2017
)
23 - 027
0 - 23
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额定
转速
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-1
低速
E~JE
高速
E~60E
额定
转矩
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低速
5:
EEE
高速
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最大
起拔力
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最大
给进力
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6:E
产品
·
结
构
6
5
3
70
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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