试压装置丝杆传动机构设计

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doi：10.3969/j.issn.1006-6896.2013.6.0281 试压装置机架承载结构浮箍、浮鞋能防止石油钻井套管固井井底浆体倒流，是-种关键同井T具。浮箍是-个安装在套管串上的单流阀，安装后只允许泥浆正循环；浮鞋是安装在套管串底部的单流阀，上端与套管相接，下端为半球形水泥头。浮箍、浮鞋在出厂前，需要对浮箍进行正、反向压力试验，浮鞋进行反向压力试验。目前，浮箍、浮鞋试压采用螺纹连接试压，由于每个部件都要进行试压接头的人工拆卸，工作量大、工序繁琐、安全性低。引入丝杠传动、闭框式承载原理，研制了全自动浮箍、浮鞋试压装置。

该装置采用径向环抱式密封圈的密封头，实现了非螺纹密封试压，设计了闭框式 自承载结构，采用对称式布局，两副丝杠螺旋结构连接托架夹紧机构和传动箱。密封头安装在传动箱上，试压件安装在托架夹紧机构上，试压载荷由2个对称布置的丝杠平均承担，减小了其他机架结构的受力，实现了试压载荷自承载，保证了试压生产过程安全 。工作结构简图如图1所示。

1-承载托架；2～夹紧机构；3-机架； -丝lT5-内螺纹传动齿轮 ；6-传动箱图1 试压装置机架承载主体结构2 试压机丝杠设计选型丝杠传动将旋转运动变为直线运动，在试压装置中主要用于传递动力，以较小的转矩产生较大的轴向力来克服工件阻力 。采用单线螺纹，选择传力 (滑动)螺旋传动。丝杠材料选择35Mn2钢。内螺 纹 传 动 齿 轮 (螺 母 ) 材 料 选 择zCuAl9Fe4Ni4Mn2 (铸铝青铜)。该装置结构简单，便于制造，易于白锁。

3 传动机构的设计与计算3.1 丝杠计算载荷试压时，丝杠和螺母发生自锁，丝杠所受的力即为试件试压载荷，夹紧机构与机架导轨之间的摩擦 力可 以忽 略不计 。试 压装置最 大试 压压力P 25MPa，试件最大外径 365.12mm。装置承受加压、保压、泄压交变载荷作用，冲击力不大。查资料 得动力系数 -1.175，试压推力F p /4-2.62×10。N，因此可得出计算载荷 F -F， 3.08×10 N ，单根丝杠计算载荷F-F /21.54×10。N。

3.2 牙型、材料和许用应力牙型选择单线梯形螺纹。根据材料，查手册确定：丝杠拉压许用应力 ：160MPa，挤压许用应力 ：121MPa，剪切许用应力 ：78MPa；螺母挤压许用应力 幻：50 MPa，剪切许用应力 35MPa。

3.3 丝杠螺旋传动参数设计丝杠螺旋传动的失效主要是螺纹磨损，所以按耐磨性能设计丝杠螺旋传动参数。

3.3.1 螺纹中径d2≥Q.83F Pp56- 油气田地面工程 (http：//