高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)途徑探析

王磊

摘要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械鐘制造業(yè)得到很大發(fā)展，而由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)一步加劇，使得機(jī)械鐘設(shè)計(jì)的要求也不斷提高，高溫機(jī)械鐘應(yīng)用途徑較為廣泛，因此，對(duì)于高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)更加重視。本文通過對(duì)高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，提出了其振動(dòng)周期的選擇及工作環(huán)境要求，以期更好的滿足高溫機(jī)械鐘設(shè)計(jì)需求，擴(kuò)寬市場(chǎng)應(yīng)用范疇。

關(guān)鍵詞：高溫機(jī)械鐘；設(shè)計(jì)途徑；探析

近年來，我國(guó)的高溫機(jī)械中設(shè)計(jì)取得了巨大的成就，對(duì)于更好的滿足石油等各方面的應(yīng)用需求起到了較大的促進(jìn)作用，但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)τ诟邷貦C(jī)械鐘的應(yīng)用要求不斷提高，在設(shè)計(jì)方面也越發(fā)要求精進(jìn)與創(chuàng)新，以更好的滿足應(yīng)用需求。因此，針對(duì)高溫機(jī)械鐘設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)出更符合個(gè)領(lǐng)域需求的產(chǎn)品。

1.高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

現(xiàn)階段，我們根據(jù)國(guó)家對(duì)各領(lǐng)域機(jī)械鐘應(yīng)用設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)高溫機(jī)械鐘的技術(shù)指標(biāo)主要包括以下幾方面：

1.1.使用壽命要大于300小時(shí)。出于經(jīng)濟(jì)性的考慮下高溫測(cè)試儀器的使用壽命不能太短，使用壽命太短既不利于正常工作也不利于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。所以，要保證高溫機(jī)械鐘的使用壽命大于300小時(shí)。

1.2.走時(shí)精度要控制在5min左右。因?yàn)榫鹿ぷ鞯奶厥庑裕瑢?duì)高溫測(cè)試儀器的走時(shí)精確度要求較高，要控制在5min左右。

1.3.工作壓力保持常壓即可。

1.4.輸出力矩要大于或等于30N·mm。

1.5.工作溫度要在360℃左右。在一些應(yīng)用機(jī)械鐘的領(lǐng)域，如油田井下，溫度較高，最高時(shí)可達(dá)到360℃。所以，設(shè)計(jì)的高溫測(cè)試儀器必須滿足工作溫度360℃的要求。

1.6.耐沖擊：4g（軸向）。

1.7.外形尺寸：Φ5.5x225rnm。

1.8.走時(shí)時(shí)間要大于3小時(shí)。因?yàn)榫鹿ぷ鞯奶厥庑裕瑢?duì)高溫測(cè)試儀器的走時(shí)時(shí)間要求嚴(yán)格，必須保證走時(shí)時(shí)間大于3小時(shí)，也就是要求輸出軸每轉(zhuǎn)12min。

1.9.相對(duì)濕度要控制在90%左右。在應(yīng)用高溫機(jī)械鐘的工作環(huán)境中，潮濕環(huán)境是不可避免的。所以，為適應(yīng)潮濕環(huán)境，要控制高溫機(jī)械鐘的相對(duì)濕度在90%左右，這樣才能保證正常工作的進(jìn)行。

2.高溫機(jī)械鐘振動(dòng)周期的選擇

擺輪振動(dòng)周期在高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)中是非常重要的參數(shù)。在平時(shí)設(shè)計(jì)機(jī)械計(jì)時(shí)儀器時(shí)，我們一般選用0.45即可。但因?yàn)橐恍┕ぷ鳝h(huán)境的特殊性，高溫機(jī)械鐘的抗震性能要好，所以這里將選用0.335的擺輪振動(dòng)周期。這樣做主要是出于兩種考慮：第一，可以減小加工誤差和碰撞等因素對(duì)高溫機(jī)械鐘走時(shí)精度的影響，使高溫機(jī)械鐘更精確；第二，高壓蒸汽注入時(shí)會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，選用0.335的擺輪振動(dòng)周期可以提高高溫機(jī)械鐘對(duì)震動(dòng)的抗干擾能力。

3.高溫機(jī)械鐘工作環(huán)境及要求

目前，我國(guó)許多許多領(lǐng)域尤其是石油行業(yè)會(huì)采用熱采工藝，這項(xiàng)工藝可以更好的滿足企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求，采用這種工藝對(duì)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量是十分有利的，成本不高但成果顯著。但采用石油熱采工藝時(shí)井下的蒸汽溫度最高可以達(dá)到360℃。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)的高溫機(jī)械鐘的工作環(huán)境是360℃，也就是說高溫機(jī)械鐘必須具備在360℃的環(huán)境中正常運(yùn)作的能力。由此可見，溫度要求是高溫機(jī)械鐘設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。還有，因?yàn)楦邷貦C(jī)械鐘在油田作業(yè)環(huán)境的特殊性，高溫機(jī)械鐘還要具有抗腐蝕性能和易維修等優(yōu)點(diǎn)。另外，蒸汽對(duì)高溫機(jī)械鐘的震動(dòng)很大，這就要求高溫機(jī)械鐘抗震性能要好。高溫機(jī)械鐘測(cè)試油井底部參數(shù)時(shí)，油井底部的沖擊很大，這對(duì)高溫機(jī)械鐘的耐沖擊性要求也很高。

4.高溫機(jī)械鐘的結(jié)構(gòu)選擇

通過對(duì)現(xiàn)有高溫機(jī)械鐘的各種結(jié)構(gòu)比較，銷釘式擒縱機(jī)構(gòu)更適于我國(guó)的高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)。因?yàn)殇N釘式擒縱機(jī)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，銷釘式擒縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)采用對(duì)稱形式（零部件材料的膨脹系數(shù)要接近），可保證高溫機(jī)械鐘在高溫情況下正常工作；第二，銷釘式擒縱機(jī)構(gòu)的零部件工藝較簡(jiǎn)單，在測(cè)量檢查時(shí)更方便，而且對(duì)精度的要求較低。所以，高溫機(jī)械鐘的結(jié)構(gòu)采用銷釘式擒縱機(jī)構(gòu)更好。另外，通過對(duì)高溫的機(jī)械鐘夾板結(jié)構(gòu)形式做比較，發(fā)現(xiàn)平板式結(jié)構(gòu)更適于我國(guó)高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)。平板式結(jié)構(gòu)的軸的抗沖擊性強(qiáng)，因?yàn)閵A板間距小，齒輪軸的長(zhǎng)度短。平板式結(jié)構(gòu)易于清洗且拆卸安裝方便。所以，高溫的機(jī)械鐘夾板結(jié)構(gòu)采用平板式結(jié)構(gòu)。

5.高溫機(jī)械鐘的零部件材料選擇

5.1.游絲材料的選擇

游絲材料的選擇在高溫機(jī)械鐘設(shè)計(jì)中具有至關(guān)重要的作用，關(guān)系到高溫機(jī)械鐘能否準(zhǔn)確紀(jì)錄時(shí)間。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，艾林瓦合金43HKTIO是作為游絲材料的首選。其彈性模量的溫度穩(wěn)定性好，磁性轉(zhuǎn)變溫度高，可達(dá)420℃。通過確保游絲材料與高溫機(jī)械鐘設(shè)計(jì)相符合，以確保機(jī)械鐘設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。

5.2.發(fā)條材料的選擇

發(fā)條材料的選擇，對(duì)高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)也是非常重要的。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，在各3J21彈性和強(qiáng)度較高，耐疲勞性能好，是作為發(fā)條材料的首選。此外，對(duì)于發(fā)條材料的選擇還應(yīng)當(dāng)注重韌性，確保機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)韌性，提升機(jī)械鐘設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而更好的滿足機(jī)械鐘在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

6.結(jié)束語

近年來，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我們加快了對(duì)高溫機(jī)械鐘的設(shè)計(jì)與研發(fā)。高溫機(jī)械鐘與其他井下高溫測(cè)量?jī)x器相比，在工作溫度方面有突出特色，可在井下360℃高溫的環(huán)境中繼續(xù)工作。想要克服溫度難關(guān)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)研發(fā)時(shí)，對(duì)高溫機(jī)械鐘的材料熱膨脹和機(jī)械性能進(jìn)行了完備的實(shí)驗(yàn)。所以，高溫機(jī)械鐘才有如此特色。我相信，在我們的不斷努力下，高溫機(jī)械鐘將會(huì)更加完善。

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