升降路灯车主要结构参数及材料选择,  三水升降路灯车出租, 三水升降路灯车租赁, 三水升降路灯车价格   升降路灯车的结构参数设计应满足一定的工作条件，能够配合液压转盘使用，其主要技术参数。半锥角为卡瓦体背锥面与卡瓦座面在垂直方向上的角度。根据美国石油协会API规定，半锥角，设计外形尺寸为1321167mm，1328mm指卡瓦座最大外圆尺寸，1167mm指动力卡瓦上顶盖关闭时高度。卡瓦牙板与牙形设计牙板是钻杆卡瓦的关键零件，它是直接与管柱咬合接触的部分。本文设计的动力卡瓦的牙板是可以更换的，可以根据动力卡瓦夹持管径的不同，更换不同曲率半径的牙板。为了保证牙板工作时位置不会随着载荷方向变化，起下钻时工作可靠，使牙板不会上下窜动，在卡瓦体和牙板顶部安装了轴向止动块，与卡瓦体内侧两处台阶面，形成了轴向的约束。在径向，牙板与卡瓦体通过用螺栓安装在卡瓦体内侧的止动块约束，在牙板背面开有槽，止动块滑入槽内。牙板齿齿形参数直接决定了卡瓦与钻杆之间的接触载荷等参数，例如卡瓦牙板最大应力、钻杆夹紧力、钻杆滑动位移等，其性能好坏决定了钻杆卡瓦的工作寿命以及卡瓦卡住钻杆的损伤程度，因此，牙板齿的设计准则为：（1）牙齿上承受的合力方向通过齿顶角角平分线；（2）齿顶宽与前角为反比关系，即前角越小，则齿顶宽越大，此种牙板齿形属于螺纹型，此处前角130，后角250，牙距取h78mm，这种齿形设计满足牙板齿的设计准则，解决了牙板齿上受力不均，应力过大的问题。

    卡瓦体结构及高度计算分析卡瓦体是动力卡瓦的重要部件，卡瓦体的高度L决定了卡瓦体牙板与钻杆的实际接触长度，以及动力卡瓦的工作载荷，是动力卡瓦的重要参数。对于卡瓦体高度的确定，涉及到卡瓦卡紧状态下的管柱强度问题，本文采用API推荐的厚壁圆筒计算方法，径向压力均匀分布，卡瓦与管柱之间的摩擦系数处处相同，卡瓦与管柱接触段不受其两端管体的影响。fq为管柱与卡瓦牙之间的分布摩擦力，N/2mm；bq卡瓦牙均布压力，N/2mm。卡瓦牙均布压力bq可以由卡瓦受力平衡得出——卡瓦牙包角，rad，取=4π9；——卡瓦体背锥角b——管柱外半径，mm；G——管柱悬重，N。取横向载荷系数K=3.341，管柱与卡瓦之间摩擦系数0.15BS，代入上式后，可得卡瓦牙均布压力为0.6bGqLb,  卡瓦与钻杆接触区受力动力卡瓦工作时，在夹持力的作用下锁紧钻柱，此时将钻柱视为厚壁圆筒。卡瓦卡紧管柱截面应力在截面上取一微元体，柱坐标下r为径向力，为切向应力，bq为压应力。圆筒很长且沿轴向没有位移，几何形状和受力均为轴对称，因此，该模型属于平面应变中的轴对称问题。在弹性阶段，由弹性力学对微元体有平衡方程代入边界条件，忽略管柱内压，即取aq=0。该处微元体径向应力为rbq（3.6）切向应力）轴向应力为22π, 取安全系数为2，应用Tresca屈服条件，求得卡瓦牙板模高度与悬重的关系.

     卡瓦材料选择卡瓦牙的材料、硬度、牙齿形对其卡紧能力、卡瓦牙寿命和保护钻柱表面等有很重要的影响。存在不均匀径向载荷的牙板齿（硬度为HRC60）在夹紧钻杆（硬度为HRC24）时会在钻杆外表面留下压痕。钻杆在井下腐蚀性的泥浆中和疲劳应力下，压痕发生扩展产生裂纹，最终产生穿透或者半穿透型裂纹，造成钻杆断裂等严重事故，带来经济损失。同时，牙板齿也易磨损，在使用一段时间后，需要更换新的卡瓦牙板，额外增加了钻井辅助工时。选用目前市场上大多采用的合金结构钢作卡瓦牙，例如20CrMoTi合金结构钢。这种材质的合金结构钢经过渗碳淬火后，硬度能达到HRC43～52，能够满足卡瓦牙的工作要求，是一种较为理想的材料。卡瓦座一般用中碳合金结构钢，通过铸造后进行热处理，最后硬度达到HB207～328。卡瓦强度要按照最大工作载荷考虑25％的可能过载计算，安全系数应不小于2。

      驱动液压缸与活塞杆的受力计算与选择.  液压缸结构主要参数的确定现有的气动式动力卡瓦只能实现卡紧、松开钻杆，无法满足卡瓦夹紧钻杆下的上卸扣操作，原因在于气动式动力卡瓦提供的夹紧力不足。驱动液压缸不仅要满足卡紧钻杆的要求，还要满足钻杆上卸扣的操作。根据升降路灯车的机构运动和结构要求，选择双作用单活塞杆液压缸。由于卡瓦结构尺寸的限制，选择有杆腔端的端盖与缸筒之间为内外螺纹连接，后端盖与缸筒通过焊接的液压缸，此类液压缸零件较少，外形尺寸小，能承受冲击负载和恶劣的工作环境。为了使安装螺钉受拉力较小，安装方式采用头部法兰安装，由于需要安装在卡瓦座台阶面上，因此法兰设计成与台阶面相同的扇形。活塞杆轴端与提升架通过螺栓相连。驱动力F在水平方向和垂直方向的分力分别是Fsin，Fcos，所以液压缸下行驱动力为Fcos，本文设计的动力卡瓦最大悬挂井深7708m，最大悬挂载荷为2724kN，取2kN724aF，夹紧力W应为3倍以上的悬挂载荷，则W=8647kN，BS=0.15，=45，tan=0.167，求得下行驱动力为89kN，即单个液压缸下行输出最大载荷为9.10t，同理求得上行输出最大载荷为12.80t。液压缸主要参数的选择方法是先通过实际经验与设计手册确定主要参数，再进行验算，确定是否满足工作条件。因此，根据机械设计手册选择液压缸的额定压力为16MPa，选择液压缸往复运动时的速比推荐值1.46，由此确定液压缸的缸径100mm，活塞杆直径55mm。提升架与卡瓦上盖内侧设计距离为340mm，根据手册选择活塞行程320mm，供油孔直径12mm。

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     液压缸作用能力的计算选定液压缸的主要结构参数后需要对其作用能力、液压缸壁厚、活塞杆直径进行计算。根据双作用液压缸的结构特点，当向有杆腔供油时，活塞杆向内收紧，带动提升架下行，直至卡瓦体背锥面与卡瓦座接触，产生的拉力   p——额定压力，Pa；——液压缸的机械效率，一般取=0.95；D——缸内径，m；d——活塞杆直径，m。当向无杆腔供油时，活塞杆向外伸出，带动提升架上升，卡瓦体离开卡瓦座，推力液压缸的结构参数计算拉力为F83.27kN，即8.50t载荷，推力'F119.38kN，即12.18t载荷，满足升降路灯车液压缸的工作要求。

    液压缸壁厚计算计算液压缸的壁厚，目的是为了确定缸的外径，一般以薄壁筒公式计算：2tpPDt tP——试验压力，tP24MPa；p——缸体材料许用拉应力，选用无缝钢管，p=110MPa。计算求得壁厚t0.90mm，根据无缝钢管和有关标准，缸体外径最小为'D=121mm。

     液压缸活塞杆的计算由于升降路灯车的工作载荷较大，需要对液压驱动缸的活塞杆进行强度计算。由于活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力和拉力，可以近似地按照直杆受拉压载荷强25度条件计算活塞杆直径d14πpFF——活塞杆推力，N；p——活塞杆材料的许用应力，选用35号钢实心活塞杆，100MPap。将相关参数代入上式后，求得d40mm，取d=55mm，满足强度条件。

    卡瓦工作时卡紧钻柱，卡瓦体对钻柱产生较大的夹紧力，因此在钻柱内将产生很大的轴向应力及周向应力，过大的夹紧力会损伤钻柱表面，对于卡瓦使用也不安全，因此，有必要计算卡瓦的悬挂能力，保证卡瓦工作在安全状态下。卡瓦与钻柱的有效接触长度L决定了卡瓦的悬挂载荷，但不是接触长度越大越好，过大的L导致卡瓦体过高，不利于将卡瓦体迅速地从卡瓦座中取出。横向载荷系数K也是影响卡瓦悬挂载荷的另一个因素，K值越大，卡瓦悬挂载荷越小，这是因为卡瓦对钻柱径向载荷不变的情况下，增大横向载荷系数，使轴向载荷变小，导致卡瓦悬挂载荷减小。本文对卡瓦的悬挂能力计算是根据Reinhold&Spirl卡瓦悬挂极限载荷公式F——卡瓦悬挂载荷，kN；od——钻杆外径，m；id——钻杆内径，m；1A——钻杆横截面积，2m；LA——卡瓦与钻杆接触面积，2m；πLoA26L——卡瓦有效长度，m；K——横向载荷系数，取3.34；y——钻柱材料屈服极限，MPa。依据上述公式，计算升降路灯车的悬挂载荷，以S级127mm钻杆为例，该钻杆外径为127mm，内径为108.62mm，屈服极限1035MPa，计算求得S135级127mm钻杆的悬挂载荷F=2724kN。根据升降路灯车对不同钢级，壁厚9.19mm的127mm钻杆的悬挂载荷。介绍了升降路灯车的主要参数，对卡瓦体结构的设计与卡瓦牙板的材料选择，以及卡瓦驱动缸的选型计算以及针对不同等级钻杆的悬挂能力计算。

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