井下电动潜油螺杆泵用行星减速器设计井下电动潜油螺杆泵用行星减速器设计 摘 要：电动潜油螺杆泵对油井适应性强，适用于稠油井、含砂井、高含气井，然而电动潜油螺杆泵转速较低，电泵转速高，需要设计减速装置以实现降速增扭的目的。根据现使用电动潜油螺杆泵的系列参数，设计行星齿轮减速器。在选定减速方案后，设计减速器各个零部件。在满足强度的前提下，确定零件尺寸绘制出减速器三维图。最后使用 ANSYS 软件对减速器主要零件进行有限元分析，验证设计合理性。 关键词：电动潜油泵 减速器 三维绘制 有限元分析 一、引言 电动潜油螺杆泵是一种新型机械采油系统，其创新点在于结合了螺杆泵和电潜泵的优点，不需使用抽油杆，消除了因杆管磨损或脱螺纹、断杆等带来的损失；提高泵下深和排量；节能效果明显，系统效率比较高 [1，2]。然而螺杆泵最佳旋转速速一般在 100～500r/min 左右，需要降低输入转速 [3]，但由于受井下空间的限制，不能使用类似地面驱动的减速箱。所以设计适合电动潜油螺杆泵用的减速器，将系统中的螺杆泵转速降低至需要的工作转速，并使输出扭矩提高到螺杆泵需要的工作扭矩，对斜井、稠油、含砂、含气油井的开采具有十分重要的意义[4]。 二、行星减速器方案设计 1.行星减速器的选型及其原理 一般的轴向减速传动有单螺杆减速器、定轴轮系、少差齿行星轮系和 2K-H 类 NGW 型行星轮系。由于井下作业对减速器的尺寸要求较为苛刻，潜油泵功率较高，输入转速一般在 3000r/min 左右[5，6]，设计受井下径向尺寸限制，减速器最大径向尺寸应小于油管直径，同时下泵深度 1500m 左右井下高温、高压。综合考虑以上情况选 2K-H 类 NGW 型行星齿轮减速器。使用每排 3 个行星轮 3 排共9 个与太阳轮相啮合，在分担载荷的同时减小径向尺寸，能满足设计强度的要求。其原理如图 1 所示 图 1 行星减速器原理图 行星轮系传动比为： （2-1） 2.行星减速器的基本参数设计[7] 表 1 减速器设计初始条件 在潜油泵工作时，由伯努利方程： （2-2） （2-3） 电潜泵的有效功率： （2-4） （2-5） （2-6） 根据需用剪切应力估算输出轴直径大小，受扭矩 T 的实心圆轴，其剪切应力 （2-7） 考虑安全系数以及其他零部件的大小，初定 。 校核计算可知： 所以设计的齿轮尺寸是符合要求的。 根据设计结果，使用 SolidWorks 软件绘制出各个零件的三维图，最后完成行星减速器的装配图，如图 2 所示。...
