连续油管注入器链条传动机构有限元分析

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注入器是连续油管作业设备中的关键部分，而注入器传动连续管的重点机构是大功率液马达驱动链轮和链条转动。链条上嵌装着摩擦块，摩擦块内是圆弧形，其形状与连续油管外形相匹配，摩擦块外侧有夹紧液缸，夹紧液缸使摩擦块紧紧地抱住连续油管，摩擦块动作时靠摩擦力带动连续油管做同向运动，从而实现起下连续油管 。注入器底部装有载荷传感器，其信号传到控制台，指示油管重量和提升力。

1 链条机构受力分析连续管注入器的链条机构由主链轮和同步链轮支撑，主动链轮由液马达带动链轮轴来驱动 。链条机构设有张紧机构和压紧机构 (为摩擦块提供正压力 )。研究时取-套链条作为研究对象，其简化力学模型如图1所示。

在如图1所示的模型中，两链轮节圆直径为L.，其上设置有两条，链条靠图示左侧张紧机构上的张紧轮张紧，每套链条机构有两套张紧机构，张紧机构靠液缸提供动力，每套张紧机构上设有如图2所示张紧接触装置∮触轮直径D ，轮距L捶。

图1-套链传动机构简化力学模型设定每套张紧装置给图2张紧接触装置 图3夹紧接触装置同时，每套链条结构设有3套夹紧装置，夹持装置也靠液缸提供动力，每套夹紧装置上设有如图3所示的夹紧接触装置∮触轮直径D ，轮距L棒。设定每套夹紧接触装置给予链条机构的夹紧力为N /3。

1.1 链条机构传递功率对于单套链条机构，传递功率为：P 1000(1) 、，式中： -注入头上拉力，N；v-链条速度，m/s；P-链条传递功率.kW。

1.2 链条机构设计功率 K P (2)式中， -工况系数，结合注入头工况可瓤0～1.3，取1.1。

1.3 特定条件下单排链条传递功率丧 3)式中，Kz-小链轮齿数系数，查得 .：0.664； -排数系数，两排查得 K。1.7。

基金项目：胜利油田分公司科技项目 连续油管作业设备研制” (YC0801)1.4 主动链轮 、从动链轮最大转速由于主动链轮与从动链轮齿数相等，因此 n2max ： -60-1 00-0Vmn1 转/ rain (4) -- 式中，D链 -主动链轮节圆直径，mm；n1 n2- -主动链轮、从动链轮最大转速，转/min；V～ -主动链轮圆周速度 (链条速度)，m/s。

1.5 上提、下放过程中链条受力模型简化在不考虑传动中动载荷，作用在链上的力有：圆周力 (有效拉力，来自于注入头连续管与摩擦块间的摩擦力)F，/2、离心拉力 、悬垂拉力 和张紧力 。

(1)连续油管在注入头处作用合力向下时。当连续管在注入头处作用的合力向下时，需要注入头对连续油管提供向上的作用力，垂直边为紧边。其受力简图如图4所示。

F毒致(a)链轮受力 (b)综合受力图4链条机构受力分析从分析可知，链条张紧边受力等于松边受力加上有效圆周力加其余附加力，由此可得链条紧边拉力为： /2 ， (5)由张紧力N 在链条上产生的张紧力为：sin ：N (6)式 中，F-连续管夹持头有效拉力，来自于注入头摩擦块与连续管间的摩擦力，N；- 围绕在链轮上的链节在运动中产生的离心拉力 qv ，N；- 悬垂拉 力 Kyqga，N。

其中： 为垂直度系数，其值与中心连线和水平连线的夹角 有关。注入头链轮中心垂直布置，固Kh1。

因此链条紧边拉力公式变为：E/2 qga (7)式中，q-链条质量，结合链条节距查表，kg/m；V-链务速度，m/s；a-链传动中心距，mm； -链条张紧后，斜边与垂直线之间的夹角。

链条松边拉力公式：gV qga (8)(2)连续油管在注入头处作用合力向上时。连续管在注入头处合力向上时，需要注入头提供向下的作用力，张紧边为紧边，垂直边上端为松边，得到链条紧边拉力公式变为：(9)链条松边拉力公式：南缸科 技 201 a I6J$ 学 术 研 讨的剩余劳动力市常以上这些，为延安大规模兴建淤地坝提供了可靠的建设资源。政府重视、群众的积极性高，水利部把淤地坝作为水利建设的 三大亮点”之首，优先发展 。水利部、国家发改委都将淤地坝列入了基本建设计划，并启动实施了黄土高原淤地坝试点工程。从全国来看，淤地坝重点建设的省份是陕西，治理黄土高原水土流失，改善生态环境 ；从地形地貌来看，延安必然是陕西省淤地坝建设的重点地区，所以发展趋势良好。淤地坝建设经过几十年不断的试验、探索、示范和总结，已经积累了丰富的经验，形成了-套比较完整的规章制度、技术标准和规范 。水利部和陕西省都制定和颁布了相应的技术规范，保证了淤地坝的建设、管理和安全运用。如延安宝塔区姚店镇胡家沟村通过各种形式集资了56万元，仅-年时间，就修建了淤地坝和谷坊共49座，淤地达到32hm ，并且结合林草和农业等措施，流域内的人均基本农田增加近0.13hm 。

综上可以看出，依据延安的地质地貌 、沟壑密度、领导支持、建坝经验、政策扶植 、综合效益、群众基础等等，淤地坝在延安的发展趋势良好、前景看好。

4 延安淤地坝建设管理的主要做法和存在问题分析4.1 延安淤地坝建设与管理的主要做法(1)确保工程建设质量，严格规范工程建设的管理。延安市水保工作队配合中熟查，两次组织技术人员对坝系工程进展及建设质量进行监督检查 ，针对检查中发现的部分县区建设进度缓慢和某些工程碾压质量差等问题，进行了研究和商榷解决。

(2)确保工程投资足额到位，积极组织落实配套资金。延安市水务局曾多次向市政府争取市级配套资金，并要求各县的配套资金也要足额落实。各县的坝系建设在办理报批手续前，必须给市局报县级财政拨款手续复誉，以便进行审查。

(3)提高淤地坝的防汛标准，做好病险坝加固规划。延安市现有的淤地坝中，需要维修加固的工程较多。为了实现工程的安全运行 ，对人们群众负责，且充分发挥工程效益，巩固治理成果，从2008年开始，延安市委市政府做出了加快病险淤地坝的加固和维修及保护利用的决定。2008-2011年盛市、县财政共安排专项资金4000多万元，已经完成了370座病险坝的加固和维修，收效显著，受到l群众欢迎。

4.2 延安淤地坝建设存在问题分析(1)建设管理责任不明确，投资渠道多。除水利项 目外，其他的如生态 、农发、土地、国债等项目，普遍是先立项，后设计实施，造成实际工程投资不足，工程质量难以保证。

(2)淤地坝建设的管理任务重，病险淤地坝数量多。延安市现存的淤地坝，大约有70%是2世纪61、70年代群众自发兴建的，大多无规划设计，且配套设施不全，有很多坝只拦不排，滞洪库容严重萎缩，如果遭遇较大洪水，就很可能会有垮坝的危(接28页) (1)对链轮机构静、动力性能进行了分析，链轮机构上受到的最大载荷与链条紧边受力相等。

(2)发现危险截面为左端链轮处的轴颈，确认轴的扭切应力为脉动循环变应力。

(3)对链轮和主动链轮轴进行2倍极限载荷下的有限元优化分析设计，保障了其强度要求。