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隨著現代社會對石油需求的日益增加，石油鉆機絞車種類和需求量不斷劇增，它能否安全穩(wěn)定地運行直接關系著整個石油機械系統(tǒng)的安全。目前，石油鉆機絞車滾筒軸與滾筒體之間一般采用平鍵聯接方式。鍵聯接具有結構簡單、對中性好、拆裝方便等優(yōu)點，是一種應用較廣泛的聯接方式。然而，平鍵聯接不能承受軸向力且傳遞扭矩受到較大限制，尤其是應用于滾筒軸毅的聯接上，當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，導致滾筒無法修復，造成巨大的經濟損失。脹套聯接不僅可以承受較大的軸向載荷和傳遞較大的扭矩，而且具有過載保護等優(yōu)點，是目前軸毅聯接發(fā)展的新趨勢。因此，在選擇石油機械絞車滾筒軸與滾筒體聯接方式時，考慮了傳統(tǒng)平鍵聯接和脹套聯接兩種方式，并對這兩種聯接方式做了強度分析。
近年來，脹套聯接作為一種先進的軸毅聯接方式，已廣泛應用于紡織、冶金、機床和通用機械等領域。尤其是在美國、德國、日本等國家，把脹套聯接應用于重負載下的機械聯接中，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準。其中，Z2型脹套主要由一個開口的雙錐內環(huán)、一個開口的雙錐外環(huán)和兩個壓緊環(huán)等組成。Z型脹套的結構如圖所示，壓緊時，預緊螺栓產生軸向壓力，通過兩個壓環(huán)將力傳遞到脹套的雙錐內外環(huán)上，兩環(huán)相互壓緊，此時內環(huán)受壓，其內徑減小緊緊抱住軸，外環(huán)受壓，內徑增大膨脹輪毅，形成過盈配合，并通過脹套與機件間的正壓力產生的摩擦力來傳遞扭矩和軸向載荷。該脹套采用內六角螺釘壓緊脹套的開口雙錐內外環(huán)和中間壓環(huán)，且半錐角約為140°，這樣保證了中間壓環(huán)在壓緊時沒有產生相對于軸毅的軸向移動。
某型鉆機絞車主要參數為：傳遞最大扭矩為8.8kN.m，滾筒軸體聯接部分的尺寸為小190x250。根據鉆機絞車的結構特點，滾筒軸與滾筒體之間的聯接選用Z型脹套。參考國家標準脹套選用手冊，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。平鍵聯接時，軸的安全系數n=5。脹套聯接時，軸的安全系數n=8。
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