«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Определение коэффициента полезного действия прецессирующего редуктора приводов нефтегазового оборудования

УДК: 621.833.2
DOI: 10.33285/1999-6934-2022-5(131)-100-105

Авторы:

¹ Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия

Ключевые слова: привод, прецессирующий редуктор, плоскоконическая передача, коэффициент полезного действия

Аннотация:

В статье рассматриваются существующие конструкции приводов нефтегазового оборудования. В результате анализа характеристик современных ручных приводов запорной арматуры, изготовленных на основе двухступенчатых спироидных передач, установлено, что эти приводы имеют крайне низкий коэффициент полезного действия (к.п.д.). Показано, что значительно повысить коэффициент полезного действия позволяют различные приводы нефтегазового оборудования, разработанные на базе прогрессивных прецессирующих плоскоконических передач. Однако до настоящего времени методика расчета к.п.д. редукторов, содержащих плоскоконическую прецессирующую передачу, отсутствовала. В данной статье представлены результаты разработки методики расчета к.п.д. соосного редуктора, конструкция которого содержит две плоскоконические прецессирующие передачи с малым межосевым углом. Выполнена верификация результатов расчета на основе имеющихся экспериментальных данных испытаний прецессирующих редукторов близких конструкций. Установлено, что к.п.д. прецессирующих редукторов выше, чем у двухступенчатых спироидных редукторов с близкими передаточными числами.

Список литературы:

1. Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении. – М.: Машгиз, 1962. – 532 с.
2. Geometry and Investigation of Klingelnberg-Type Worm Gear Drive / F.L. Litvin, K. Yukishima, K. Hayasaka [et al.] // J. of Mechanical Design. – 2007. – Vol. 129, Issue 1. – P. 17–22. – DOI: 10.1115/1.2359477
3. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры: расчет трубопроводной арматуры. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – 480 с.
4. Набиев Р.М. Червячный редуктор электропривода – пережиток прошлого или актуальная классика // Территория Нефтегаз. – 2010. – № 6. – С. 100–102.
5. Bohle F. Spiroid gear // Machinery. – 1955. – Vol. 62, Issue 2. – P. 155–161.
6. Nelson W.D. Spiroid gearing. Part 1 // Machine Desing. – 1961. – No. 3. – P. 136–144.
7. Nelson W.D. Spiroid gearing. Part 2 // Machine Desing. – 1961. – No. 4. – P. 93–100.
8. Nelson W.D. Spiroid gearing. Part 3 // Machine Desing. – 1961. – No. 5. – P. 165–171.
9. Face Gear Drive with Spur Involute Pinion: Geometry, Generation by a Worm, Stress Analysis / F.L. Litvin, A. Fuentes, C. Zanzi [et al.] // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 2002. – Vol. 191, Issue 25-26. – P. 2785–2813. – DOI: 10.1016/S0045-7825(02)00215-3
10. Goldfarb V.I., Trubachev E.S. Manufacturing synthesis of spiroid gearing // Proc. of the 2004 the Eleventh World Congress in Mechanism and Machine Science, Tianjin, China, April 1–4. – 2004. – P. 901–904.
11. Goldfarb V.I., Trubachev E.S., Savelieva T.V. Unification of the hobs in spiroid gears // VDI Berichte. – 2005. – Issue 1904 II. – P. 1755–1759.
12. Goldfarb V.I., Trubachev E.S., Glavatskikh D.V. Spiroid gears with small gear ratios. Some problems of design and production // Proc. of Int. Conf. on Gears, Munich, Germany. – 2010. – P. 429–442.
13. Гольдфарб В.И., Главатских Д.В., Трубачев Е.С. Спироидные редукторы трубопроводной арматуры. – М.: Вече, 2011. – 222 с.
14. Slip bearing and lubricants in low-speed heavy-duty spiroid gears / V.I. Goldfarb, S.M. Reshetnikov, E.S. Trubachev [et al.] // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35, Issue 8. – P. 584–588. – DOI: 10.3103/S1068798X15080055
15. Trubachev E. Several issues of tooth generating process by two-parametric families of generating lines // Theory and Practice of Gearing and Transmissions: Part of book "Mechanisms and Machine Science", Vol. 34. – 2016. – P. 97–116. – DOI: 10.1007/978-3-319-19740-1_6
16. Pat. USA 2696125, IPC F16H 55/08. Speed reduction gearing / Saari O. – Serial No. 442553; Application July 12, 1954; Patented Dec. 7, 1954.
17. Syzrantsev V., Kotlikova V. Mathematical and program provision of design of bevel gearing with small shaft angle // Proc. of the Int. Conf. on Gearing, Transmissions, and Mechanical Systems, Nottingham Trent University, UK, July 3–6. – 2000. – P. 13–18.
18. The Design and Production of Drives Based on Pan Precess Gear for Oil and Gas Machinery / V.N. Syzrantsev, Ju.G. Denisov, V.P. Wiebe, A.A. Pazyak // Int. Design Engineering Technical Conf. and Computers and Information in Engineering Conf., Boston, Massachusetts, USA, Aug. 2–5. – Boston, USA: ASME, 2015. – DOI: 10.1115/DETC2015-47096
19. Syzrantsev V.N., Syzrantseva K.V., Pazyak A.A. Calculating geometric parameters of the semi-rolled straight pan gear // Proc. of the 6th Int. Symposium on Industrial Engineering – SIE 2015, Belgrade, Serbia, Sept. 24-25. – 2015. – P. 334–337.
20. Research on geometrical characteristics of straight bevel gears with a small shaft angle with a non-generated gear and generated pinion / V. Syzrantsev, K. Syzrantseva, A. Pazyak, M. Milanovich // FME TRANSACTIONS. – 2017. – Vol. 45, Issue 4. – P. 661–669. – DOI: 10.5937/fmet1704661S
21. Сызранцев В.Н., Пазяк А.А. Прецессирующая передача для приводов запорной арматуры нефтегазопроводов и редукторных вставок насосов для добычи тяжелых нефтей // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2017. – Т. 328, № 2. – C. 15–27.
22. Сызранцев В.Н., Пазяк А.А. Расчет нагрузочной способности полуобкатной плоскоконической передачи приводов запорной арматуры // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2017. – Т. 328, № 3. – C. 64–74.
23. Syzrantsev V., Pazyak A. Contact strength calculation of straight bevel precessional gears with small shaft angle // Proc. of the 5th Int. Conf. on Industrial Engineering (ICIE 2019): Part of the Lecture Notes in Mechanical Engineering book series. – Cham, 2020. – P. 197–204. – DOI: 10.1007/978-3-030-22041-9_23
24. Syzrantsev V., Pazyak A. Methods for minimum clearances calculating in a multiple-teeth contact of straight bevel precessional gears // Proc. of the 7th Int. Conf. on Industrial Engineering (ICIE 2021): Part of the Lecture Notes in Mechanical Engineering book series. – 2022. – P. 366–372. – DOI: 10.1007/978-3-030-85233-7_44
25. Пат. 2529943 Рос. Федерация, МПК F16H 1/32, F04B 47/02, F04C 2/107. Соосный редуктор / Ю.Г. Денисов, В.Н. Сызранцев, В.П. Вибе; патентообладатель ООО "Фирма "СТЭК". – № 2013117492/11; заявл. 16.04.2013; опубл. 10.10.2014, Бюл. № 28.
26. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. – Л.: Машиностроение, 1966. – 307 с.
27. Бейзельман Р.Д., Цыпкин В.В., Перель Л.Я. Подшипники качения. – 6-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение, 1975. – 574 с.
28. Бостан И.А. Прецессионные передачи с многопарным зацеплением / под ред. С.А. Шувалова. – Кишинев: Штиинца, 1991. – 355 с.