基于偏载作用下的齿轮齿条啮合仿真研究

摘要

在研究的齿轮齿条钻机设计方案中,由于其特殊的结构设计,钻机井架重心和传动系统重心不在同一竖直平面上,产生的附加弯矩将会影响齿轮齿条的啮合.鉴于此,根据钻机实际偏载工况,建立了齿轮齿条模型,并从齿轮强度校核理论、有限元仿真两方面分析了齿轮齿条的啮合情况.分析结果表明:相比于无附加弯矩,附加弯矩会导致齿轮和齿条的齿面应力分布不均;同时随着附加弯矩的增加,应力呈线性增加,并在齿条受拉方向集中程度增加,增大了齿轮齿条轮齿破坏的风险;当齿轮运动逐步靠近齿条顶端时,推断齿轮和齿条可能出现脱开;附加弯矩将严重影响钻机的安全运行和钻井安全,并对齿轮齿条起升系统、井架结构和材料强度提出了更高要求.所得结论对钻机的设计具有一定的指导意义.