Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục - poly động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ



BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP BỘ NĂM 2012


Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC–PULY KÉP ĐỘNG CƠ B2–500
TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ”





VIỆN DUYỆT
PHÓ VIỆN TRƯỞNG
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Phan Thạch Hổ




Hµ néi: 12-2012
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
1
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG THIẾT BỊ KHOAN VÀ
BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC-PULY KÉP TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ. 7

1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước: 7
1.2. Mô tả kỹ thuật: 9
1.2.1. Công dụng: 9

1.2.2. Các thông số kỹ thuật: 10
1.2.3. Thành phần bộ truyền động 11
1.2.4. Sơ đồ động học cụm 3 tổ máy diezen: 12
1.2.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thành phần tạo thành bộ truyền
động: 13
Kết luận chương 1 18
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾ
T KẾ BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC – PULY
KÉP B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ 19

2.1. Tính toán các thông số bộ truyền đai: 19
2.1.1. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế bộ truyền đai 19
2.1.2. Tính toán các thông số bộ truyền đai: 20
2.2. Tính toán các thông số trục puly kép: 23

2.2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán trục puly kép 23
2.2.2. Tính trục theo độ bền uốn và xoắn: 23
2 2.3. Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi: 23
2.2.4. Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh. 24
2.2.5. Tính toán trục puly kép: 24
2. 3. Thiết kế bộ truyền lực trục – puly kép: 28
Kết luận chương 2: 29
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN LỰC
TRỤ
C – PULY KÉP ĐỘNG CƠ B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ 30
3.1. Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trục-puly kép: 30
3.1.1. Phân tích chi tiết gia công 30
3.1.2. Xác định dạng sản xuất 31
3.1.3. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi: 31
3.1.4. Kích thước phôi: 33

3.1.5. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 33
3.1.6. Các bước nguyên công chế tạo trục 36
3.1.7. Lượng dư gia công 36

3.1.8. Tính toán và tra chế độ cắt: 38
3.1.9. Phiếu tổng hợp các bước nguyên công 43
3.2. Chế tạo bộ truyền lực trục – puly kép: 44
3.3. Cân bằng động bộ truyền lực trục-puly kép 47
Kết luận chương 3: 57
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
2
CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG, SỬA CHỮA BỘ
TRUYỀN LỰC TRỤC-PULY KÉP ĐỘNG CƠ B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN
DẦU KHÍ 58

4.1. Hướng dẫn lắp đặt 58
4.1.1. Chỉ dẫn chung 58
4.1.2. An toàn lao động 58
4.1.3. Lắp đặt 58
4.1.4. Chuẩn bị khởi động: 61
4.1.5. Khởi động và chạy rà: 61
4.2. Hướng dẫn sử dụng: 62

4.2.1. Chỉ dẫn chung: 62
4.2.2. Các hư hỏng có thể xảy ra và biện pháp khắc phục: 63
4.2.3. Bảo dưỡng kỹ thuật: 64
4.2.4. Quy tắc bảo quản và đóng gói: 69
4.2.5. Vận chuyển: 69
Kết luận chương 4: 70


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
PHỤ LỤC : Error! Bookmark not defined.
Phụ lục 1: Hợp đồng và phụ lục hợp đồng nghiên cứu khoa họcError! Bookmark not defin
e
Phụ lục 2: Các văn bản kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩmError! Bookmark not def
i
Phụ lục 3: Biên bản họp hội đồng KHCN nghiệm thu cấp cơ sở, cấp bộ Error! Bookmark n
o
Phụ lục 4: Bộ bản vẽ thiết kế bộ truyền lực trục-puly kép:Error! Bookmark not defined.



Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
3
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1. Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục–puly kép
động cơ B2–500 trên giàn khoan dầu khí.”
2. Cơ sở pháp lý của đề tài:
- Quyết định số 6968 /QĐ – BCT, ngày 29 tháng 12 năm 2011 về việc đặt
hàng thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2012 của Bộ Trưởng Bộ Công Thương.
- Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ
sự nghiệp công nghiên cứu
khoa học và phát triển công nghệ số 41.12.RD/HĐ-KHCN ngày 15 tháng 03 năm
2012.
3. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
3.1. Tính cấp thiết:
Bộ truyền lực trục-puly kép của động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí

chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo. Hàng năm, nước ta còn phải nhập
khẩu 100% phụ tùng phục vụ cho các giàn khoan trong cả nước nên tốn kém rất
nhiều ngo
ại tệ và mất nhiều thời gian chờ đợi. Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế, chế
tạo bộ truyền lực trục-puly kép của động cơ B2-500 và từng loại phụ tùng trong
nước là việc hết sức cần thiết và cấp bách. Đề tài nhằm đáp ứng yêu cầu trên và
đóng góp một phần nhỏ cho sự phát triển của ngành cơ khí chế tạo trong nước.
3.2. Mục tiêu của
đề tài:
Làm chủ việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép động
cơ B2-500 trên giàn khoan dầu mỏ và đưa vào ứng dụng sản xuất trong nước thay
thế hàng nhập khẩu.
4. Đối tượng, phạm vị và phương pháp nghiên cứu của đề tài:
4.1. Đối tượng nghiên cứu:
Nghiên cứu tổng quan chế độ làm việc của bộ truyền lực trục-puly kép động
c
ơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí.
4.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Tính toán, thiết kế bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn
khoan dầu khí.
- Lập quy trình công nghệ chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-
500 trên giàn khoan dầu khí.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
4
- Chế tạo 01 bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu
khí. Đưa vào XNLD dầu khí Vietsovpetro để lắp đặt chạy thử.
4.3. Phương pháp nghiên cứu:
Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập, nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp

tài liệu, thiết kế về các vấn đề liên quan đến bộ truyền lực trục-puly kép động cơ
B2-500.
- Căn cứ theo mẫ
u có sẵn tại cơ sở sản xuất.
- Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu các điều kiện làm việc thực tế bộ
truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí. Lựa chọn thiết bị,
vật liệu phù hợp tại các cơ sở sản xuất để gia công đạt các yêu cầu kỹ thuật.
5. Kinh phí thực hiện đề tài:
- Tổng số: 400 triệu đồng
+ T
ừ ngân sách Nhà nước: 400 triệu đồng
+ Vốn tín dụng: 0 triệu đồng
+ Vốn tự có: 0 triệu đồng
6. Thời gian thực hiện: 12 tháng.
- Bắt đầu: 01/2012
- Kết thúc: 12/2012
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
5

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
STT Họ và tên Học hàm, học vị
Chuyên môn
Cơ quan công tác
1 Phan Thạch Hổ NCVCC. Tiến sỹ kỹ thuật Viện Nghiên cứu Cơ khí
2 Nguyễn Văn Bình Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
3 Nguyễn Thị Sinh Kỹ sư Cơ khí Viện nghiên cứu Cơ khí
4 Vũ Quang Huy Thạc sỹ kỹ thuật Viện Nghiên cứu Cơ khí
5 Mai Quý Sáng Thạc sỹ kỹ thuật Viện Nghiên cứu Cơ khí
6 Đỗ Thái Cường Kỹ sư máy và thiết bị mỏ Viện Nghiên cứu Cơ khí

7 Bùi Khắc Dũng Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
8 Nguyễn Danh Đức Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
9 Lê Đình Lâm Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
10 Đặng Trọng Liễu Kỹ sư Cơ khí dầu mỏ Xí nghiệp Liên doanh
dầu khí Vietsovpetro





Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
6
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, ngành công
nghiệp dầu khí đang là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn. Tập đoàn
dầu khí Việt Nam không ngừng vững mạnh và ngày càng phát triển không chỉ ở
trong nước mà còn vươn xa tới thị trường quốc tế.
Đề cập đến sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí không thể không
nhắc đến vai trò quan trọng của các thiết bị
phục vụ cho công tác khoan và khai
thác. Một trong những vấn đề được quan tâm là tìm hiểu về chuyên ngành thiết bị
khoan, cấu tạo, nguyên tắc vận hành và nâng cao tuổi thọ cũng như hiệu suất của
các thiết bị.
Bộ truyền lực trục-puly kép thuộc bộ truyền động thiết bị khoan được ứng
dụng tại các mỏ dầu ở khắp nơi trên thế giới như là một công cụ
chủ lực cho việc
khai thác dầu. Tại các quốc gia có công nghệ chế tạo máy cao và nền công nghiệp
khai thác dầu mỏ phát triển, việc chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép đã trở thành
truyền thống với sản lượng lớn, chất lượng cao. Tuy nhiên giá thành cũng cao. Ở

Việt Nam, dầu mỏ được khai thác với các thiết bị chủ yếu được nhập từ Liên Xô.
Hiện nay, chúng ta đang cố
gắng nội địa hóa một số thiết bị, phụ tùng nhằm thay thế
các chi tiết mau mòn chóng hỏng trên các giàn khoan. Tại xí nghiệp Liên doanh dầu
khí Vietsovpetro đang sử dụng loại động cơ B2-500. Ta chọn đối tượng nghiên cứu
là bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500. Bộ truyền lực trục-puly kép động cơ
B2-500 là một trong số những chi tiết mau mòn chóng hỏng. Đề tài “Nghiên cứu,
thiết kế, chế t
ạo bộ truyền lực trục – puly kép động cơ B2–500 trên giàn khoan dầu
khí” được Viện nghiên cứu Cơ khí đề xuất và Bộ Công thương chấp thuận nhằm
đáp ứng yêu cầu sản xuất, góp phần phát triển năng lực ngành cơ khí chế tạo trong
nước đồng thời chủ động nội địa hoá thiết bị trong ngành khai thác dầu mỏ.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG THIẾT BỊ KHOAN VÀ
BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC-PULY KÉP TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ.
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước:

Hình1.1: Hình ảnh về một giàn khoan dầu mỏ

Hình 1.2: Hình ảnh động cơ B2-500 Hình 1.3: Hình ảnh bộ truyền lực trục-puly kép
* Tình hình ứng dụng và phát triển trên thế giới:
Tại các nước có nền cơ khí phục vụ khai khoáng phát triển (G7, EU, Nga,
Trung Quốc, …) việc chế tạo thiết bị phục vụ ngành công nghiệp khai thác, chế
biến dầu khí là một trong những lĩnh vực được ưu tiên đặc biệt:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
8
- Về con người: Có các Viện nghiên cứu, trường Đại học chuyên ngành dầu

khí;
- Về hệ thống cơ sở vật chất: Có các nhà máy hiện đại, các xưởng chế tạo thử
nghiệm về công nghệ, vật liệu,…
- Về tài chính: Đầy đủ, bao gồm từ nhiều nguồn như các nhà chế tạo và các
hộ tiêu thụ.
Sản phẩm rất đa dạng, bao gồm:
- Thiết bị
đồng bộ: Nhà máy lọc hóa dầu, dàn khoan trên biển và trên mặt
đất, các trạm bơm, cụm thiết bị khoan, hệ thống máy phát điện cung cấp năng
lượng, thiết bị nâng hạ chuyên dùng, phương tiện vận chuyển dầu khí,…
- Các phụ tùng, thiết bị lẻ: Đủ các chủng loại, trong đó có bộ truyền lực trục-
puly kép của động cơ B2-500 dùng để truyền chuyển động từ động cơ Diezen sang
các máy công tác: bơm, máy khoan, máy nén khí,…
Để đưa một sản phẩm ra thị trường người ta thực hiện đầy đủ các bước từ
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm và đưa vào ứng dụng trong sản xuất.
Sản phẩm có chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu thực tiễn và trở thành hàng hóa
truyền thống.
* Tình hình ứng dụng và phát triển tại Việt Nam:
Nền kinh tế củ
a đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến
vượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao. Ngành
công nghiệp dầu khí Việt Nam là một trong những ngành mũi nhọn của cả nước mà
điển hình là Xí nghiệp liên doanh dầu khí “Vietsovpetro” đóng góp một phần không
nhỏ vào các thành tựu phát triển đó.
Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là đơn vị
đứng đầu trong công tác
tìm kiếm, khoan thăm dò và khai thác dầu khí ở Việt Nam hiện nay. Vùng hoạt
động chủ yếu là thềm lục địa phía Nam Việt Nam và đang mở rộng hợp tác sang các
nước như Liên Bang Nga, Algeria, Vênêzuêla, Kadắctan, … XNLD hiện đang khai
thác dầu trên 3 mỏ chính là Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng. Ở mỏ Bạch Hổ có 11 giàn

cố định, một số giàn nhẹ và là mỏ chiếm phần lớn sản lượng sản phẩm khai thác
trong liên doanh.
Để phục vụ cho công tác tìm kiếm, khoan thăm dò và khai thác
dầu khí, nhiệm vụ quan trọng đặt ra là phải có một hệ thống trang thiết bị phù hợp
với điều kiện của khu mỏ, để đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
9
Thực hiện công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhanh chóng tiếp cận
các ngành công nghiệp khai thác, chế biến dầu mỏ ở nước ta, một số đơn vị như
Viện Nghiên cứu Cơ khí, Viện Dầu khí, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ,… kết hợp
với các công ty chế tạo cơ khí đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nhiều loại puly và đã
đưa ra ứng dụng rộng rãi trong sả
n xuất. Tuy nhiên bộ truyền lực trục-puly kép của
động cơ B2-500 và phụ tùng giàn khoan dầu khí chưa có đơn vị nào nghiên cứu,
thiết kế, chế tạo.
1.2. Mô tả kỹ thuật:
1.2.1. Công dụng:
Bộ truyền động thiết bị khoan bao gồm các máy động lực (diezen) và các
thiết bị cơ khí khác (bộ truyền lực trục-puly kép, bộ truyền lực trục-puly đơn, hộp
số, trục, ổ đỡ, vòng bi, dây
đai, thanh giằng,…) có nhiệm vụ:
- Cung cấp năng lượng cho tất cả các hoạt động của máy móc, thiết bị trên
giàn khoan.
- Truyền công suất từ máy động lực đến tời, các mâm quay tháp khoan, bơm
khoan, máy nén khí,…
Ở vùng mỏ dầu trên biển Việt Nam đang sử dụng bộ truyền động loại “HБО-
Д” và “Uranmash 3Д-76”. Đây là những bộ truyền động được chỉ định để sử dụng ở

những vùng khí hậu ôn hòa – kiểu “Y”, loại bố trí “2” theoГОСТ 15150-69.

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
10
1.2.2. Các thông số kỹ thuật:
Động cơ truyền động Diezen
Số lượng động cơ diezen (cái) 5
Công suất động cơ diezen với vòng quay 26,6s
-1

(1600vg/ph) kW(CV)
331 (450)
Kiểu truyền dẫn tổ hợp đến bơm khoan Dây đai
Công suất lớn nhất truyền đến tời từ 3 động cơ diezen
kW(CV)
814 (1107)
Công suất truyền đến bơm khoan kW(CV)
- Khi 3 động cơ diezen làm việc
600 (816)
- Khi 2 động cơ diezen làm việc
492 (669)
Số tốc độ truyền đến tời từ hộp số 5
Khoảng tốc độ quay của trục độ
ng cơ diezen khi tải tời và
cơ cấu quay s
-1
(vg/ph)

13,3÷26,6
(800÷1600)
Khoảng tốc độ quay của trục động cơ diezen khi tải bơm
khoan s
-1
(vg/ph)

13,3÷20
(800÷1200)
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
11
1.2.3. Thành phần bộ truyền động
a. Bộ truyền động (H1.4) cấu tạo từ cụm 3 tổ máy diezen truyền động cho tời,
mâm quay tháp khoan, bơm dung dịch khoan và máy nén khí và cụm 2 tổ máy
diezen truyền động bơm dung dịch khoan cũng như hệ thống đường ống tiếp nhiên
liệu.
- Cụm 3 tổ máy diezen gồm các máy ở vị trí 1, 3 và 4 được kết nối với nhau
thành một nhóm truyền động bằng dây đai thang. Các tổ máy được k
ẹp chặt với
nhau bởi các thanh giằng vị trí 2.
- Cụm 2 tổ máy diezen gồm các máy ở vị trí 6 và 8 được kết nối với nhau
thành một nhóm truyền động bằng dây đai thang. Các tổ máy được kẹp chặt với
nhau bởi các thanh giằng vị trí 7.
Các máy động lực trong hệ thống truyền động có thể được cung cấp với các
diezen B2-500 TK-C4 hoặc các diezen Wola 24ANF-71H12A sản xuất tại nước
cộng hòa nhân dân Ba lan (sau này gọi là Wola)
b. Cấu t
ạo bộ truyền động trong trường hợp hệ thống thiết bị khoan là diezen

B2-500 TK-C4 được trình bày trong bảng dưới đây:
Tên gọi Mã hiệu Kích thước, mm
Khối
lượng, kg
Số
lượng
Tổ máy động lực
ACДУ-1Ш-500-У2
4062.17.000 5050x1655x2140 4541 1
Tổ máy động lực
ACДУ-1ШК-500-У2
4062.17.200 5125x1655x2140 4631 1
Tổ máy động lực
ACДУ-2Ш-500/580-У2
4062.15.100 7020x1655x2200 6083 1
Tổ máy động lực
ACДУ-2Ш-500/580-У2
4062.15.200 7100x1655x2200 6095 1
Tổ máy động lực
ACДУ-2Ш-КП-У2
4062.08.000 9187x2650x2430 16084 1
Thanh giằng 4062.03.070 L = 780 31,8 4
Thanh giằng 4062.03.070-02 L = 1140 38,8 2
Cơ cấu giằng 4062.19.100 - 425 1
Hệ thống đường ống
dẫn nhiên liệu
4062.05.020 - 111 1
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
12

c. Thành phần bộ truyền động trong trường hợp hệ thống thiết bị khoan là
diezen “Wola” được trình bày trong bảng sau:
Tên gọi Mã hiệu Kích thước, mm
Khối lượng,
kg
Số
lượng
Tổ máy động lực
ACДУ-1ШК-500-У2
4062.17.250 5125x1512x2605

6059 1
Tổ máy động lực
ACДУ-1Ш-500-У2
14020.17.050 5050x1512x2605 5980 1
Tổ máy động lực
ACДУ-2Ш-500/580-У2
4062.15.250 7100x1512x2665 7529 1
Tổ máy động lực
ACДУ-2Ш-500/580-У2
14020.15.200 6860x1512x2665 7270 1
Tổ máy động lực
ACДУ-2Ш-КП-У2
4062.08.200 8518x2650x2880 17497 1
Thanh giằng 4062.03.070 L = 780 31,8 4
Thanh giằng 4062.03.070-02 L = 1140 38,8 2
Cơ cấu giằng 4062.19.100 - 425 1
Hệ thống đường ống
dẫn nhiên liệu
4062.05.050 - 124 1

1.2.4. Sơ đồ động học cụm 3 tổ máy diezen:
Sơ đồ động học cụm 3 tổ máy diezen được trình bày ở hình 1.5:
Công suất từ các tổ máy động cơ diezen vị trí 1 qua khớp đàn hồi vị trí 2, qua
hộp giảm tốc vị trí 3 và côn hơi đơn vị trí 4 truyền tới trục truyền động được tổng
hợp lại nhờ các truyền động đai thang và được truyền qua các côn hơi kép truyề
n tới
trục chủ động V ở bộ truyền động đến bơm, hoặc đến trục chủ động I của hộp số,
hoặc đến cả hai trục cùng lúc.
Từ trục VI công suất được truyền đến máy nén khí vị trí 9 nhờ bộ truyền
động đai thang.
Từ hộp số công suất được truyền đến các thiết bị khoan (tời, bộ phận quay, )
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
13
1.2.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thành phần tạo thành bộ
truyền động:
a. Tổ máy động lực АСДУ- ІШК-500-У2 (Hình 1.6) tạo thành bởi khung vị
trí 1, trên đó lắp diezen vị trí 3 với các hệ thống làm mát, cấp nhiên liệu, bôi trơn,
khởi động và điều khiển, làm sạch khí và khí xả. Trục diezen qua khớp đàn hồi vị trí
4 nối với hộp số 6, qua côn hơi vị trí 7 kết nối vớ
i trục truyền động vị trí 9. Ở đây
trục được đặt trên các giá đỡ vị trí 8, còn ở cuối trục lắp bánh đà vị trí 10 truyền
động cho máy nén khí.
- Hộp giảm tốc PЦC-1,53 (Hình 1.7) là loại một cấp tạo thành từ thân hộp vị
trí 1 và nắp vị trí 2, trong đó lắp trục răng chủ động, vị trí 9 và trục bị động, vị trí 8
với cặp bánh răng thẳng ăn kh
ớp ngoài kiểu thân khai
Trục chủ động vị trí 9 lắp trên 2 vòng bi cầu hướng kính vị trí 13. Phần cuối
của trục có cấu tạo hình côn để lắp nửa khớp bị động cho động cơ diezen B2 hoặc

khớp đàn hồi cho diezen “Wola”. Để tránh dầu chảy ra theo trục ở nắp vị trí 12, lắp
2 phớt chắn dầu vị trí 10, với các vòng găng vị trí 11.
Trục bị động vị trí 8 cũng l
ắp trên 2 vòng bi cầu hướng kính. Trên trục lắp
bánh răng vị trí 6. Phần cuối của trục có cấu tạo hình côn để lắp côn hơi.
Để ngăn dầu chảy từ ổ đỡ, lắp 2 vòng chắn dầu trong nắp hộp số. Để đưa
không khí tới bình chứa của côn hơi trong trục người ta khoan lỗ Ь, còn ở cạnh trục
có lỗ khoét và 4 lỗ ren để bắt khớp hình khuyên. Để kẹp ch
ặt khớp nối, hai trục đều
có phần cuối tiện ren. Để làm mát hay làm nóng dầu bôi trơn, trong thân hộp số có
bộ làm nóng vị trí 14. Bôi trơn cặp bánh răng và vòng bi được thực hiện bởi dầu bắn
lên. Mức dầu được kiểm tra bằng que thăm dầu vị trí 5. Dầu thải được đổ ra qua nút
xả dầu vị trí 15.
Để thông thoáng phía trong hộp số với không khí bên ngoài có ống thông gió
vị trí 4 lắp trên nắp hộp s
ố vị trí 3.
- Trong trường hợp cung cấp hệ truyền động với diezen B2, trên trục chủ
động hộp số có lắp đặt nửa khớp bị động (xem H1.8) gồm từ mayơ vị trí 12 và mâm
quay vị trí 10, kẹp với nhau bởi bu lông vị trí 11. Mayơ được chống xê dịch trên
trục nhờ đai ốc vị trí 13.


Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
14

Trong trường hợp diezen “Wola” trên trục hộp số có lắp khớp đàn hồi kiểu
“Wola E115” vị trí 1 (H1.9) với Mayơ vị trí 2, dùng để kết nối với phần côn trục
hộp số. Khớp nối nằm trong bộ phụ tùng kèm theo diezen “Wola” mô tả cụ thể
trong hướng dẫn sử dụng, kèm theo từng điểm.

Trên trục bị động có lắp mâm quay vị trí 3 (Hình 1.8, hình 1.9), trên đó khớp
côn hơi vị trí 4 được k
ẹp chặt nhờ các bu lông. Để tránh sự trượt của mâm quay trên
trục người ta dùng đai ốc vị trí 9. Không khí được dẫn đến khớp qua ống nối vị trí 5,
lắp vào trong trục hộp số và đầu ống cong vị trí 8, nối với nhau bằng đường ống
mềm vị trí 6. Để giữ cho ống cong không bị va chạm khi quay và rung động người
ta đặt quai vòng vị trí 7, được kẹp chặt trên mâm quay bằng bu lông.
- Trục truyền
động (Hình 1.10) có 2 gối đỡ. Mỗi gối đỡ gồm ổ bi trụ cầu vị trí
4, lắp trong thân gối vị trí 6 và nắp đậy vị trí 3 và 7. Trên phần giữa trục vị trí 9, có
lắp puly vị trí 8 của bộ truyền động đai thang. Trên phần cuối bên trái trục có lắp
nửa khớp tạo thành bởi mayơ vị trí 2 và vành đai vị trí 1, còn trên phần cuối bên
phải lắp puly vị trí 10. Việc bôi trơn ổ đỡ
được thực hiện qua vú mỡ vị trí 5.
b. Tổ máy động lực ACДУ-2Ш-500/580-Y2 (Hình1.11)
Khác với tổ máy động lực ACДУ-1ШK-500-Y2 là nó có hai trục truyền động
vị trí 9,11. Giữa các trục truyền động có lắp đặt côn hơi vị trí 10. Không khí được
dẫn đến khớp nối từ cạnh trục qua vòng ngoặc vị trí 5 và đường ống dẫn khí vị trí 2.
- Trục truyền động (Hình 1.12) khác trục truyền độ
ng (Hình 1.10) bởi nó có
nửa khớp nối gồm mayơ vị trí 11 và vành đai 1.
Trục truyền động (Hình1.13) khác trục truyền động (Hình1.10) bởi nó có
phía cuối bên trái côn hơi vị trí 1 được kẹp chặt với mâm quay bằng các bu lông vị
trí 2.
c. Tổ máy động lực ACДУ-2Ш-КП-Y2 (Hình1.14) cấu tạo bởi khung vị trí
1, trên đó lắp diezen vị trí 3 với các hệ thống làm mát, cấp nhiên liệu, bôi trơn, khởi
động và điều khi
ển, làm sạch không khí và khí xả. Trục diezen qua khớp đàn hồi vị
trí 4 được nối với hộp số vị trí 6, hộp số nối với trục truyền động vị trí 9 qua côn hơi
vị trí 7. Khi đó trục được đặt trên trụ đỡ vị trí 8 và nối với trục chủ động hộp số vị

trí 11 bằng khớp khí nén-cao su qua khớp khuyên vị trí 15 và đường ống dẫn khí vị
trí 2.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
15
- Trục truyền động (Hình 1.15) khác trục truyền động (Hình 1.12) bởi nó có ở
phần giữa là 2 puly vị trí 8 và 11 gọi là trục – puly kép. Đây chính là cụm chi tiết
mà đề tài nghiên cứu.
- Hộp số gồm thân vị trí 2 trong đó lắp đặt các trục chậm: Trục III vị trí 3 và
trục IV vị trí 4 và nắp vị trí 1 trong các lỗ nắp có lắp trục chủ động 1 vị trí 10 và
trục trung gian II vị trí 26.
Trên phần cuối trục 1 có lắp puly vị
trí 7 truyền động cho bơm hệ thống bôi
trơn, được lắp trên trục bằng đai ốc vị trí 6.
- Trục chủ động 1 (hình 1.16) cấu tạo từ trục vị trí 10 được ghép trên 3 gối đỡ
bi cầu hướng tâm hai dãy vị trí 5, 8 và 12. Gối đỡ vị trí 5 cố định trong cốc vị trí 4
bằng nắp vị trí 3. Hai gối đỡ khác lắp tự do trong vỏ áo phía ngoài 12. Các vỏ gối
bên trong kẹp chặt trên trục bằ
ng những ống lót vị trí 7, 11, 13 và đai ốc vị trí 9.
Trên các rãnh trục bánh răng con vị trí 6 tự do dịch chuyển. Trong trục có lỗ thủng
để đưa không khí đến côn hơi qua mâm quay vị trí 1. Trong nắp vị trí 3 lắp 2 vòng
chắn vị trí 2 để ngăn dầu chảy ra từ hộp số và cũng còn ngăn bụi từ bên ngoài vào.
- Trục trung gian II vị trí 26 được lắp trên hai gối đỡ bi cầu hướng tâm 2 dãy
vị trí 23 và 27. Gối đỡ vị trí 23 là c
ố định, gối đỡ vị trí 27 lắp đặt tự do và lắp trên
trục bằng vòng đệm vị trí 28. Trên các rãnh trục lắp các bánh răng nhỏ 24 và 25.
Trong nắp vị trí 1 có cửa kiểm tra, qua đó người ta tháo lắp các bánh răng nhỏ 24 và
25.
- Trục bị động II (Hình1.17) cấu tạo từ trục vị trí 3, lắp trên gối đỡ bi cầu
hướng kính vị trí 1, 5 và 8. Ổ đỡ vị trí 8 cố định trong cốc vị trí 7 bởi n

ắp vị trí 9.
Gối đỡ 1 và 5 lắp tự do trong vỏ áo phía ngoài. Các vỏ áo bên trong kẹp chặt trên
trục bằng các ống lót. Các bánh răng nhỏ vị trí 2 và 4 ép trên trục. Cụm bánh răng
nhỏ vị trí 6 có thể dịch chuyển theo các rãnh trục. Trong nắp vị trí 9 có lắp 2 vòng
chắn vị trí 10.
- Trục bị động IV (Hình 1.18) cấu tạo từ trục vị trí 3, lắp trên 3 gối đỡ bi cầu
hướng tâm 2 dãy vị trí 1, 5 và 8. Gối đỡ vị trí 8 cố
định trong cốc vị trí 7, bởi nắp vị
trí 9. Các vỏ áo trong kẹp chặt trên trục bằng các ống lót. Các bánh răng nhỏ vị trí 4
và 6 ép trên trục. Cụm – bánh răng nhỏ vị trí 2 có thể dịch chuyển theo các rãnh
trục. Trong nắp vị trí 9 lắp 2 vòng chắn dầu vị trí 10.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
16
- Trong hộp số có lắp: cơ cấu đóng số thứ nhất và thứ 2, cơ cấu đóng số thứ 3
và thứ 4 và cơ cấu đóng số trực tiếp và số lùi 2. Mỗi cơ cấu độc lập.
- Sơ đồ động học hộp số (Hình 1.5).
Trục I nhận chuyển động quay từ diezen qua hộp số, bộ truyền động đai
thang khi đóng khớp nối côn h
ơi kép. Bánh răng nhỏ Z=28, chuyển dịch theo trục I
có thể ăn khớp với bánh răng con Z=38 của trục trung gian II. Khi đó các trục III và
IV sẽ được truyền động trực tiếp. Bánh răng nhỏ thứ 2 Z=38 ở trong trạng thái ăn
khớp thường trực với bánh răng Z= 82 của trục III.
Khi kết nối bánh răng nhỏ Z=28 với bánh răng Z=70 các trục III và IV sẽ
được truyền chuyển động số lùi (đảo chiề
u).
Khi đóng số 1 cụm bánh răng nhỏ Z=32/54 kết nối với bánh răng Z=70, còn
khi đóng số 4 – với bánh răng Z=82.
Như vậy từ trục IV có thể nhận được 4 truyền động trực tiếp và đảo chiều,
mà sau đó được truyền đến trục nâng của tời và đến trục cơ cấu quay.

Từ trục III của hộp số ta có thể nhận được số 5 độc lậ
p lên trục nâng của tời,
dùng để nâng gầu rỗng khi hạ dụng cụ với nó. Khi đó cụm – bánh răng Z=32/54 và
Z=38/50 hộp số phải được đẩy ra và ăn khớp.
- Điều khiển hộp số (Hình1.19)
Việc đóng số 1 được thực hiện trình tự như sau:
+ Dừng hộp số , để làm việc này cần ngắt khớp nối côn hơi vị trí 10.
+ Ngắt ăn khớp c
ụm- bánh răng nhỏ vị trí 27 (Hình1.21); Để làm việc này
cần kéo tay gạt thiết bị định vị vị trí 21 về phía người sử dụng, quay vô lăng vị trí
22 sao cho rãnh trên đĩa định vị 23 ở vị trí đối diện cơ cấu định vị cơ cấu cách ly vị
trí 20. Hãm đĩa định vị vị trí 23, thả tay gạt cơ cấu định vị vị trí 21. Đưa chốt định vị
củ
a cơ cấu cách ly vị trí 20, vào rãnh đĩa định vị vị trí 23. Khi đó cụm – bánh răng
nhỏ vị trí 27, qua hệ thống bánh răng nhỏ vị trí 26, 25, 24 và 15 và thanh răng tay
đòn vị trí 10, chuyển dịch theo rãnh trục vào vị trí trung gian.
+ Đưa cụm – bánh răng nhỏ vào ăn khớp, vị trí 5. Để làm việc này cần phải
kéo tay gạt chốt định vị vị trí 12 về phía người sử dụng, quay tay lái vị trí 16 ngược
chiều kim đồng h
ồ. Hãm đĩa định vị vị trí 13, thả tay đòn chốt định vị vị trí 12. Khi
đó cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5 qua hệ thống bánh răng nhỏ vị trí 11, 7, 8, 9 và
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
17
thanh răng đòn bẩy vị trí 6 dịch chuyển theo rãnh vào ăn khớp với bánh răng Z=88
của hộp số.
Đóng số thứ 2 thực hiện tương tự như số thứ nhất nhưng tay lái vị trí 116
trong trường hợp này quay theo chiều kim đồng hồ.
Cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5 chuyển vào ăn khớp với bánh răng Z=66 của số
thứ 2.

Việc đóng số thứ 3
được thực hiện theo trình tự sau:
+ Dừng hộp số, để làm việc này cần ngắt khớp nối côn hơi vị trí 10
+ Ngắt khỏi sự ăn khớp cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5. Để làm việc này cần
kéo cần gạt cơ cấu định vị vị trí 12 về phía người sử dụng, quay tay lái vị trí 16 sao
cho rãnh trên đĩa định vị vị trí 13 ở đối diện cơ cấu đị
nh vị của cơ cấu định vị của
cơ cấu cách ly vị trí 14. Hãm đĩa định vị vị trí 13, thả tay cầm cơ cấu định vị vị trí
12. Đưa chốt định vị của cơ cấu cách ly vị trí 14 vào rãnh đĩa định vị vị trí 13. Khi
đó cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5, qua hê thống bánh răng nhỏ vị trí 11, 7, 8, 9 và
thanh răng đòn bẩy vị trí 6, dịch chuyển theo rãnh trụ
c vào vị trí trung gian.
+ Đưa cụm – bánh răng nhỏ vào ăn khớp vị trí 27. Để làm việc này cần kéo
tay cầm cái định vị vị trí 21 về phía người sử dụng, quay tay lái vị trí 22 ngược
chiều kim đồng hồ, hãm đĩa định vị vị trí 23, thả tay cầm cái định vị vị trí 21. Khi
đó cụm – bánh răng nhỏ vị trí 27 qua hệ thống bánh răng nhỏ vị trí 26, 25, 24, 15 và
thanh răng đòn bẩy vị trí 10 dịch chuy
ển theo rãnh trục vào ăn khớp với bánh răng
Z=70 của số thứ 3.
Việc đóng số 4 thực hiện tương tự số 3, nhưng tay lái vị trí 22 trong trường
hợp này quay theo chiều kim đồng hồ. Cụm – bánh răng nhỏ vị trí 27 dịch chuyển
vào ăn khớp với bánh răng Z=82 của số 4.
Việc đóng số trực tiếp thực hiện theo trình tự sau:
+ Dừng hộp số, để
làm việc này cần ngắt khớp nối côn hơi vị trí 10
+ Đưa bánh răng nhỏ vị trí 1 vào ăn khớp với bánh răng Z=38 (Hình1.21). Để
làm việc này cần kéo tay cần cái định vị vị trí 18 về phía người sử dụng, quay tay lái
vị trí 19 ngược chiều kim đồng hồ, để trùng khớp cơ cấu định vị có rãnh với đĩa
định vị vị trí 17. Thả tay cầm cơ cấu định vị , khi đ
ó bánh răng nhỏ vị trí 1 qua hệ

thống bánh răng nhỏ vị trí 3, 4 và thanh răng đòn bẩy vị trí 2 chuyển dịch theo rãnh
trục vào ăn khớp với bánh răng Z=38 số trực tiếp.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
18
Việc đóng số đảo chiều được thực hiện tương tự như đóng số trực tiếp, nhưng
tay lái vị trí 19 trong trường hợp này quay theo chiều kim đồng hồ. Bánh răng nhỏ
vị trí 1 dịch chuyển vào ăn khớp với bánh răng Z=70 của số đảo chiều. Khi đã chắc
chắn vào số đúng , đóng khớp nối côn hơi vị trí 10.
Trong trường hợp ră
ng không vào đúng rãnh khi đóng số, bánh răng nhỏ
được quay bằng việc đóng tức thời ngắn hạn, khớp nối vị trí 10 nhờ cần trục 13 tới
trục truyền động vị trí 9 đang quay.
Kết luận chương1
Bộ truyền lực trục-puly kép thuộc bộ truyền động thiết bị khoan được ứng
dụng tại các mỏ dầu ở khắp nơi trên thế gi
ới như là một công cụ chủ lực cho việc
khai thác dầu. Tại các quốc gia có nền công nghệ chế tạo máy cao và những nước,
các vùng có nền công nghiệp khai thác dầu mỏ phát triển, việc chế tạo bộ truyền lực
trục-puly kép đã trở thành truyền thống với sản lượng lớn, chất lượng cao. Tuy
nhiên giá thành cũng cao.
Ở Việt Nam, dầu mỏ được khai thác với các thiết bị chủ yế
u được nhập từ
Liên Xô . Trên các dàn khoan của xí nghiệp Liên doanh dầu khí Vietsovpetro đang
sử dụng loại động cơ B2-500. Bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn
khoan dầu khí chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo. Hàng năm, nước ta
còn phải nhập khẩu 100% phụ tùng phục vụ cho các giàn khoan trong cả nước nên
tốn kém rất nhiều ngoại tệ và mất nhiều thời gian chờ đợi. Vì v
ậy, việc nghiên cứu,
thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép của động cơ B2-500 và từng loại phụ

tùng trong nước là việc hết sức cần thiết và cấp bách. Hiện nay, chúng ta đang cố
gắng nội địa hóa một số thiết bị, phụ tùng nhằm thay thế các chi tiết mau mòn
chóng hỏng trên các giàn khoan. Bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 là
một trong số những chi ti
ết mau mòn chóng hỏng – Đây chính là đối tượng nghiên
cứu của đề tài.
Nhóm đề tài đã khảo sát thực tế tại Xí nghiệp liên doanh VIETSOVPETRO,
tìm hiểu chế độ làm việc, điều kiện làm việc của bộ truyền lực trục-puly kép động
cơ B2-500, tìm hiểu các dạng hư hỏng của bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-
500 để phục vụ cho việc tính toán thiết kế theo mẫu và l
ập quy trình công nghệ chế
tạo bộ truyền mới.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
19
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC – PULY
KÉP B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ
2.1. Tính toán các thông số bộ truyền đai:
2.1.1. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế bộ truyền đai
- Để tính toán thiết kế bộ truyền đai bao gồm các bước sau:
+ Chọn loại đai và tiết diện đai
+ Xác định các kích thước và thông số bộ truyền
+ Xác định các thông số của đai
+ Xác định lực căng
đai và lực tác dụng lên trục
2.1.1.1. Chọn loại đai và tiết diện đai
2.1.1.2. Xác định các thông số bộ truyền.
- Đường kính puly nhỏ: Chọn theo tiết diện đai
- Khoảng cách trục: Chọn theo tỷ số truyền và đường kính puly lớn
- Chiều dài đai

- Góc ôm.
2.1.1.3. Xác định các thông số của đai:
- Số đai được tính theo công thức:
Z = P
1
K
đ
/([P
0
]C
α
C
l
C
u
C
z
) (2.1)
Trong đó:
+ P
1
: Công suất trên puly chủ động, kW.
+[P
0
]: Công suất cho phép, kW, xác định bằng thực nghiệm.
+ K
đ
: Hệ số tải trọng động.
+ C
α

: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm, α = 180
0
, C
α
= 1.
+ C
1
: Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai.
+ C
u
: Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỷ số truyền.
+ C
z
: Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố tải trọng cho các dây đai.
- Chiều rộng puly:
B = (Z-1)t + 2e (2.2)
Trong đó:
+ Z: Số đai
+ T: Bước đai
+ e: Khoảng cách từ mặt ngoài đến tâm sợi đai đầu tiên
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
20
2.1.1.4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
- Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức sau:
F
0
= 780P
1
K

đ
/(v C
α
Z) + F
v
(2.3)


F
v
= q
m
v
2
(2.4)
Trong đó:
+ F
v
: Lực căng do lực ly tâm sinh ra
+ q
m
: Khối lượng 1 mét chiều dài.
+ v: Vận tốc vòng, m/s.
- Lực tác dụng lên trục:
F
r
= 2F
0
zsin(α /2) (2.5)
2.1.2. Tính toán các thông số bộ truyền đai:

Trên cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế bộ truyền đai và dựa vào các tài liệu tham
khảo ta có bảng 2.1 các thông số bộ truyền đai như sau:

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
21
Bảng 2.1: Các thông số bộ truyền đai.
STT TÊN GỌI KÝ HIỆU CÔNG THỨC GIÁ TRỊ Đ.VỊ TLTK
I
Tính toán các thông số bộ truyền
đai

1 Chọn loại đai Д Bảng 4.13-[VII]
2 Tiết diện đai bxh 38x23,5 mm
3 Diện tích tiết diện F 692 mm
2
Bảng 4.13-[VII]
4 Khối lượng 1m đai q
m
0,89
kg/m
5 Đường kính puly d 500 mm
6 Tốc độ trục động cơ n
đc
1.600 v/ph
7 Tỷ số truyền hộp giảm tốc i
gt
1,53
8 Tốc độ trục truyền n n=n
đc

x i
gt
1.046 v/ph
9 Vân tốc đai v 27,36 m/s
10 Tỷ số truyền i 1,0
11 Khoảng cách trục a a = 1,5d 750 mm Bảng 4.14-[VII]
12 Chiều dài đai L L = 2a + πd 3.070 mm CT 4.4-[VII]
13 Góc ôm α 180
(độ)°
CT 4.7-[VII]
14 Số đai Z
P
1
K
đ
/([P
0
]C
α
C
l
C
u
C
z
)
16
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
22

15 Chiều rộng puly B
(Z-1)t + 2e
730 mm
CT 4.17 và
Bảng 4.21-[VII]
16 Lực căng trên 1 đai tại puly 1 F
01
F
01
= 780P
1
K
đ
/(vC
α
Z) + F
v
1.762,07 N CT 4.19 -[VII]
17 Lực căng trên 1 đai tại puly 2 F
02
F
02
= 780P
2
K
đ
/(vC
α
Z) + F
v

2.002,58 N CT 4.19 -[VII]
18 Lực căng do lực ly tâm sinh ra F
v
F
v
= q
m
.v
2
666,41 N CT 4.20-[VII]
19 Công suất truyền động đến puly 1 P
1
492 kW
20 Công suất truyền động đến puly 2 P
2
600 kW
21 Hệ số tải trọng động K
đ
1,25 Bảng 4.7-[VII]
22 Hệ số ảnh hưởng đến góc ôm C
α
1 Bảng 4.15-[VII]
23 Lực tác dụng lên trục tại puly 1 F
r1
F
r1
= 2F
01
Zsin(α/2) 50.409 N CT 4.21-[VII]
24 Lực tác dụng lên trục tại puly 2 F

r2
F
r2
= 2F
02
Zsin(α/2) 57.289,46 N CT 4.21-[VII]


Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
23
2.2. Tính toán các thông số trục puly kép:
2.2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán trục puly kép
Người ta tính toán kiểm nghiệm trục về độ bền uốn và xoắn, sau đó kiểm
nghiệm độ bền mỏi.

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên trục puly kép
2.2.2. Tính trục theo độ bền uốn và xoắn:
- Tính toán trục về uốn hay xoắn được thực hiện ở tiết diện có mô men uốn,
xoắn lớn nhất.
- Ứng suất uốn lớn nhất trên trục:
σ
u
= M
umax
/W (2.6)
32
()
W
32 2

dbtdt
d
π
−
≈−
(2.7)
Trong đó:
+ Mumax là mô men uốn lớn nhất trên trục (N.mm).
+ W là mô men chống uốn tại mặt cắt nguy hiểm (mm3).
+ d: Đường kính trục (mm).
+ b: Chiều rộng rãnh then (mm).
+ t: Chiều sâu rãnh then trên trục (mm).
- Ứng suất tiếp (xoắn) lớn nhất trên trục:
max 0
W
x
M
τ
=
(2.8)
32
0
()
W
16 2
dbtdt
d
π
−
≈−

(2.9)
Trong đó:
- M
x
max là mô men xoắn lớn nhất trên trục (N.mm).
- W
0
là mô men chống xoắn tại mặt cắt nguy hiểm (mm3).
2 2.3. Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:
- Kết cấu trục đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện
nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:
l
6
l
0

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép B2-500 trên giàn khoan dầu khí”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ
24
[]
22
.nn
nn
nn
στ
στ
=≥
+
(2.10)
+ Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp:

1

da m
n
K
σ
σσ
σ
σ
σ
−
=
+Ψ
(2.11)
+ Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp:
1

da m
n
K
τ
ττ
τ
τ
τ
−
=
+Ψ
(2.12)
Trong đó:

+ σ-1: là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng (MPa)
Lấy gần đúng: σ-1=0,436. σb (2.13)
+
τ
-1: là giới hạn mỏi xoắn trong chu kỳ đối xứng (MPa)
Lấy gần đúng:
τ
-1=0,436. σ-1
+
σ
Ψ
và
τ
Ψ
là hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình
đến độ bền mỏi.
Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó:
σ
m
= 0, σ
a
= σ
m
= /W (2.14)
Khi trục quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó:
(2.15)
2.2.4. Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh.
- Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải
đột ngột (khi mở máy), cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh. Công thức
kiểm nghiệm:

(2.16)
(2.17)
(2.18)
(2.19)
2.2.5. Tính toán trục puly kép:

Trên cơ sở lý thuyết tính toán trục puly kép và dựa vào các tài liệu tham khảo
ta có bảng 2.2 Kết quả tính toán trục puly kép: