曹樂(lè)　張幼軍

摘要：潛油螺桿泵系統(tǒng)行星齒輪減速器作為采油系統(tǒng)的重要組成部件，其壽命直接影響著生產(chǎn)效率。該減速器是在井下工作，工況條件惡劣，載荷變化較大，很容易造成齒輪的損壞，導(dǎo)致減速器無(wú)法正常工作，而且更換一次減速器的成本非常昂貴，故現(xiàn)在很多關(guān)于行星齒輪減速器的研究都集中在如何提高其工作壽命上。而并聯(lián)行星齒輪減速器，它的行星輪不同于常規(guī)行星減速器的單個(gè)行星輪，是由兩組行星輪并聯(lián)排列。這樣就改善了每個(gè)齒輪的受力情況，提高了工作的可靠性。不僅如此，這種設(shè)計(jì)還可以減小齒輪模數(shù)，在相同的尺寸限制條件下，可以增加齒數(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，降低了生產(chǎn)成本 。本文通過(guò)單級(jí)與并聯(lián)行星減速器的主要零件的有限元分析對(duì)比驗(yàn)證了此結(jié)論。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)減速器；有限元；單級(jí)減速器

1.設(shè)計(jì)要求及傳動(dòng)圖

本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)減速器傳動(dòng)比 =4，功率 =20KW，輸入轉(zhuǎn)速 =1425rpm，中等沖擊，使用壽命1年，且要求減速器應(yīng)用于7in下井套管，外廓直徑尺寸小于 140mm。由于受尺寸條件限制，單級(jí)潛 油行星減速器往往采用小齒數(shù)齒輪，其最小齒數(shù)小于18，這樣在齒輪嚙合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生根切，降低齒輪的壽命。為了降低根切所帶來(lái)的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用變位修正。其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

當(dāng)采用并聯(lián)行星輪，兩組行星輪同時(shí)承受載荷，改善了每個(gè)齒輪的受力情況，增加齒輪的壽命。另外在保證尺寸限制的條件下，可以適當(dāng)減小模數(shù)，增加齒輪齒數(shù)，使齒數(shù)大于最小根切齒數(shù)18，避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象，而且降低了齒輪的制造難度。其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2所示，其中太陽(yáng)輪a為輸入，與行星輪c的行星架為輸出，內(nèi)齒圈b固定不動(dòng)。

2.單級(jí)與并聯(lián)行星減速器的有限元計(jì)算結(jié)果的分析

在相同工況條件下通過(guò)有限元計(jì)算結(jié)果可得到兩種減速器的應(yīng)力分布與變形情況。如圖3和圖4分別為單級(jí)行星減速器與并聯(lián)行星減速器的行星輪應(yīng)力分布云圖。

由以上云圖可以看出，單級(jí)行星輪減速器行星輪最大應(yīng)力為56.2MPa，而并聯(lián)行星減速器行星輪最大應(yīng)力51.2MPa，可見，單級(jí)的行星齒輪減速器的行星輪所承受的應(yīng)力更大一些。

通過(guò)對(duì)單級(jí)與并聯(lián)行星齒輪減速器在相同工作情況的有限元分析可以得出單級(jí)行星齒輪減速器與并聯(lián)行星齒輪減速器相比較，單級(jí)行星齒輪減速器受載工況均比并聯(lián)行星齒輪減速器要差一些，并聯(lián)行星齒輪減速器無(wú)論從強(qiáng)度和剛度角度看均好于單級(jí)行星齒輪減速器。

參考文獻(xiàn)：

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