K97减速机的重力载荷分析

1、作用在K系列减速机悬点上的油液柱重力载荷在上冲程作用在抽油杆上，下冲程作用在油管上，导致抽油杆柱和油管柱上的作用载荷交替的增加和减少，K97减速机和油管都很长，弹性形变也较明显。同时考虑惯性载荷的作用，当悬点上升到上死点附近时有向下的最大加速度和向上的最大惯性载荷，抽油杆上载荷减小而缩短，当K系列减速机悬点处于下死点附近时，有向上的最大加速度和向下的最大惯性载荷，使抽油杆载荷增加而伸长。

2、在减速机的运行过程中，K97减速机弹性形变是一个复杂的过程，参照游梁式抽油机弹性变形量可知：K系列减速机通过计算可得不同冲程不同冲次下上下冲程各阶段对应的系杆转角范围。由悬点载荷分析，根据K97减速机前面关于使用离心率为0.2的椭圆齿轮组成非圆行星齿轮传动换向装置时悬点的速度加速度数据。K系列减速机长度单位为毫米的条件下在 ANSYS 中，左边为椭圆齿轮 1，右边为椭圆齿轮 2，K97减速机此时的啮合位置为1F最大时的位置，即H344时，分别在椭圆齿轮 1 和椭圆 2 的回转中心建立 Local CS 11 和 22，均为柱坐标系，以便对K系列减速机两个椭圆齿轮进行旋转操作和施加边界条件。

3、由动力示功图可知，下冲程的载荷波动较大，这是由于K系列减速机加速度的最大值与最小值均在下冲程时取得，通过K97减速机比较不同冲程与不同冲次下的动力示功图可知，冲次越低，峰峰值越小，冲程越小 ，峰峰值也越小。

4、不同冲程不同冲次下悬点载荷最士候眨塄大最小值。选用K系列减速机调心滚子轴承 22222C/W33，基本额定动载荷Cr=405KN，基本额定静载荷为 C 0r =575KN。轴承内径 110mm，外径 200mm。宽 53mm。承受径向力为FD =181598.6N，轴向力为 0，K97减速机轴不转动，不需校核寿命，只需进行静强度校核，显然满足静强度要求。轴与左端系杆组件 1 配合处选用深沟球轴承 6022。内径 110mm，外径170mm。宽度为 28mm，基本额定动载荷Cr =81.8KN，基本额定静载荷为 C 0r =72.8KN。轴向力为 0。轴转速最大值为6次/min。

5、计算可得K系列减速机轴承寿命为Lh =21037h，K97减速机满足寿命要求。有限元法是近些年发展起来的，将工程实际问题中的连续体离散化后用数值分析的方法解决。有限元法适应范围广，计算精度高，如今各类工业产品的性能评估都越来越多的使用有限元方法 [29-41] 。ANSYS 作为通用有限元软件的代表之一，在K系列减速机机械工程领域使用非常广泛，ANSYS 不仅可以用来研究机械结构的强度问题，K97减速机也能用来研究刚度以及稳定性问题，同时也能用于分析流固耦合，电磁耦合等问题，功能十分强大。本节使用 ANSYS 对换向装置关键部件进行强度分析。