你的位置：拓松汽车户外网 - >> 拓松户外 >> 专用汽车-SPV >> 技术资讯 >> 详细内容在线投稿

100kN液压卷扬机的设计

热度486票浏览21次时间：2011年5月06日 19:32

摘要：介绍了100 kN液压卷扬机的结构、总体设计及工作情况。其中对液压卷扬机传动系统的设计做了分析和理论推导，为开发同类产品提供了设计数据。

关键词：液压卷扬机；卷筒；传动比拓松汽车户外网 -CO `;m#SO b3_

an3n0?1k|~x1Lz0卷扬机是钻探施工中升降钻具、套管及处理孔内事故的主要设备之一。液压卷扬机结构紧凑，传动平稳，调整范围大，操纵简单，易于安装。它即可与钻机配套，又可独立使用。是一个很值得开发的产品，为此我们进行了100kN液压卷扬机的设计工作。

f#f_Pku*_O01　液压卷扬机主要技术参数及结构拓松汽车户外网 -+qq'nbp

mT"v"[7ph2sY4kN4|$r01.1主要技术参数

%nS|0` Y(FgA$j0单绳负荷F=100 kN，单绳速度V=1.2 m/s。

1.2　结构(见图1)

?7B8M'U(g#A7y R!V9k0图1　液压卷扬机结构示意图

$QA-XoDj[ v01—液压马达；2—水刹车齿轮；3—卷筒；4—传动装置；5—抱闸装置；6 —涨闸装置；7—液压操纵；8—支架2　液压卷扬机的总体方案设计

G]o5JnC}/JM4~0100 kN液压卷扬机负载较大，这就要求卷扬机的工作运行及制动必须安全可靠，而且传动系统结构要紧凑，操纵要方便，这就给设计工作带来一定的难度。

2.1　结构设计

%qi Wn@uU0设计卷扬机首先要确定卷筒直径，因为它直接影响卷扬机的结构及转速。如果卷筒直径大，会使卷扬机的涨、抱闸系统的直径增大，其产生的力矩大大增加；还使卷扬机的转速下降，达不到设计要求。经计算与结构分析，我们确定钢丝绳直径d=34 mm，卷筒直径Dz=(12.5～27.3)d=655 mm，卷筒的计算直径D计=757 mm。然后进行抱闸计算及涨闸计算即确定了卷筒的外形结构。

2.2　传动设计

卷筒直径确定后，可以进行卷扬机的转速计算。由技术参数所知，卷扬机在全载时的线速度V=1.2 m/s，因此得到卷扬机在全载时的输出转速n卷=30 r/min。这样初估卷扬机的总功率：拓松汽车户外网 -w1eTC V6Y

4vS3m f*_`^0\0N=FV/(102η)拓松汽车户外网 -5QE Wk6Xk-d;z

=10000×1.2/(102×0.8)拓松汽车户外网 -'U6N B4X*F)Z0Dh

:~}r3[v)sy4{0=147 kW

式中：η卷扬机初估总效率，取0.8。拓松汽车户外网 -|Aa s-I,v4eU

Snrpyhor0选择A7V250F型斜轴式轴向柱塞变量马达为卷扬机动力液压马达。拓松汽车户外网 -H7Z_4?,Zx

该马达技术参数为：排量q=250 mL/r；最高转速n=1400 r/min；最大压力P=3 5 Mpa；最大功率N=204 kW。

c#~A_ PYbak:@KJw0因此卷扬机传动系统的最大传动比：I=n输入/n输出=1400/30=46.7。

%Sc.vpzR(vi'H4Mj0要完成这样大的传动比，采用了2级行星齿轮传动(见图2)。行星齿轮传动体积小，能够满足卷扬机的结构要求，同时行星齿轮传动效率高，承载能力大，工作平稳，用2级行星齿轮传动增大了传动比。由图2可求出传动系统的实际传动比I15。

5Ii0B(UY@(F$@'Y%|0

图2　2级行星齿轮传动系统示意图

IH13=(ω1-ωH)/(ω3-ωH)=-Z3/Z1式中：IH13由Z1到Z3的传动比；ωH第一级行星架角速度。

*Q IKrF,|yMi0IH2′5=(ω2′-ωh)/(ω5-ωh)=-Z5/Z2′拓松汽车户外网 -J*f+J%gD,X

式中：IH2′5由Z2′到Z5的传动比；ωh第二级行星架角速度。

因为 ωH=0拓松汽车户外网 -,U8~4O#o` C)[T

所以 ω2′=-(Z5/Z2)ω5

又因为 ω3=ω5拓松汽车户外网 -l+mg:\]g.kJ

b.{\[ph{3x0所以 (ω1-ωH)/(ω3-ωH)=(ω1-ωH)/(ω5-ωH)=-Z3/Z1拓松汽车户外网 -b#fo5Z|

故 (ω1-ωH)/(ω5-ωH)=-Z3/Z1拓松汽车户外网 -*wXeCR[l

这样得到 ω1Z1+ω5Z3=-ωH(Z1+Z3)

ox]/o6FN(q-t0又因为　ωH=ω2′，则将ω2′=-(Z5/Z2′)ω5代入式中得：ω1/ω5=-(Z1Z5+Z3Z5+Z2′Z3)/(Z1Z2′)拓松汽车户外网 -8{3l'tP%~Ti

经计算I15=37.86，这就是卷扬机的总传动比，它满足了卷扬机转速要求。拓松汽车户外网 -m9j!V;oq \P

7E#ek0`oh02.3　液压系统的计算拓松汽车户外网 -%K `+G}M

Y*S.\o*](s0首先计算液压卷扬机在全载情况下马达的实际转速，即：n马=I15n卷=37.86×30=1136r/min

s0P5CDc1tgo&b0由此得到马达的排量：

/fF+C.YbX0Q=qcn马×10-3/ηV=250×1136×10-3/0.94拓松汽车户外网 --P'Lz0kN~

=302 L/min

^:U ~D:u6P6b fW:~:P0式中：ηV液压马达的容积效率，取0.94。

液压系统的压力：P=60N/Q=60×147/302=29.28 Mpa

4} m,DpC{j7t6o0取液压卷扬机的系统压力为30 Mpa，这样液压马达的实际输出扭矩：拓松汽车户外网 -A}C DW#S]^

M=1.59 Pqηm×10-1　　　　=1.59×300×250×0.94 ×0.1

=1121 N.m拓松汽车户外网 -O.PRwr

式中：ηm液压马达的机械效率，取0.94。拓松汽车户外网 -(xX)^tCw2^

马达扭矩传递卷筒所产生的力：

T9e.Eb {0F=2Mi15η卷.1000/D计

f'YC.^ine2S~0＝2 ×1121×37.86×0.90×1000/757拓松汽车户外网 - L.|5EHw1|S

t,N!t5Wj;b&B0=100917 N=100.917 kN

F~z$|+n n}&Zh0式中：η卷液压卷扬机的机械效率，取0.90。

满足了设计要求。拓松汽车户外网 -yx5M3D0q f8Q

而马达的实际功率：N=PQ/(60ηVηm)=30×302/(60×0.94×0.94)=171kW

液压系统的设计满足了卷扬机的工作要求。拓松汽车户外网 -6}I'?S Z,V[

A(L7Aw~*w@03　液压卷扬机的几种工况

液压卷扬机主要有3种工况(见图3)。

ZB'P;[ J4?7IO03.1　提升钻具

当涨闸涨紧卷筒，游星轮不能公转，在中心轮的带动下，游星轮做自转，带动内齿圈使卷筒旋转，实现提升钻具(见图3a)。

3.2　下降钻具

当涨闸与抱闸都松开，卷筒处在自由状态，在钻具的自重作用下使卷筒旋转，实现下降钻具 (见图3b)。

qur4b]3p z03.3　制动钻具

当抱闸刹住卷筒，卷筒与内齿圈同时被刹住不转，此时游星轮既做自转又做公转，实现制动钻具(见图3c)。

图3　液压卷扬机工况

u|'jph+A{R0(a)提升钻具状态；(b)下降钻具状态；?制动钻具状态液压卷扬机可根据工作状况做无级调速，另外还可做到微动升降，这在实际工作中有着特殊意义。拓松汽车户外网 -EX7Q4z,Ysb8A"T

顶:23 踩:55

对本文中的事件或人物打分:
-5-5 -4-4 -3-3 -2-2 -1-1 00 11 22 33 44 55	当前平均分：-0.75 （134次打分）
对本篇资讯内容的质量打分:
-5-5 -4-4 -3-3 -2-2 -1-1 00 11 22 33 44 55	当前平均分：-0.36 （138次打分）