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隨著現(xiàn)代社會對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)定地運行直接關(guān)系著整個石油機(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)簡單、對中性好、拆裝方便等優(yōu)點，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)所受載荷超過鍵的承受載荷時，可能會將滾筒體輪毅毀壞或鍵壓潰，導(dǎo)致滾筒無法修復(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，而且具有過載保護(hù)等優(yōu)點，是目前軸毅聯(lián)接發(fā)展的新趨勢。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，考慮了傳統(tǒng)平鍵聯(lián)接和脹套聯(lián)接兩種方式，并對這兩種聯(lián)接方式做了強度分析。
近年來，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、德國、日本等國家，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，我國已有5種脹套類型建立了國家標(biāo)準(zhǔn)。其中，Z2型脹套主要由一個開口的雙錐內(nèi)環(huán)、一個開口的雙錐外環(huán)和兩個壓緊環(huán)等組成。Z型脹套的結(jié)構(gòu)如圖所示，壓緊時，預(yù)緊螺栓產(chǎn)生軸向壓力，通過兩個壓環(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，形成過盈配合，并通過脹套與機(jī)件間的正壓力產(chǎn)生的摩擦力來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)在壓緊時沒有產(chǎn)生相對于軸毅的軸向移動。
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，滾筒軸與滾筒體之間的聯(lián)接選用Z型脹套。參考國家標(biāo)準(zhǔn)脹套選用手冊，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，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，平鍵長度為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，軸的安全系數(shù)n=5。脹套聯(lián)接時，軸的安全系數(shù)n=8。
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