石油鉆機(jī)液壓盤式制動(dòng)器的熱-機(jī)耦合分析與優(yōu)化.pdf

1、鉆機(jī)液壓盤式制動(dòng)器是絞車的關(guān)鍵部件，直接影響著鉆機(jī)的操作性能。在制動(dòng)過程中，摩擦副表面產(chǎn)生的熱量使得剎車盤表面逐漸產(chǎn)生熱疲勞裂紋可能會(huì)導(dǎo)致剎車盤失效，進(jìn)而使得鉆機(jī)液壓盤式制動(dòng)器存在安全隱患。因此，對(duì)鉆機(jī)液壓盤式制動(dòng)器進(jìn)行熱-機(jī)耦合分析與優(yōu)化對(duì)鉆井設(shè)備和人員的安全都有非常重要的意義。
　　本文以某鉆機(jī)液壓盤式制動(dòng)器為研究對(duì)象，對(duì)鉆機(jī)液壓盤式制動(dòng)器的熱-機(jī)耦合分析與優(yōu)化進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1）按照鉆機(jī)液壓水

2、冷式盤式制動(dòng)器的實(shí)際尺寸，運(yùn)用有限元軟件ABAQUS前處理模塊對(duì)剎車副進(jìn)行三維建模并劃分單元格，根據(jù)熱-機(jī)耦合研究的基礎(chǔ)理論設(shè)置相應(yīng)的邊界條件，最終建立熱-機(jī)耦合有限元模型。
　　2）根據(jù)每個(gè)工況不同的特點(diǎn)對(duì)鉆機(jī)液壓盤式制動(dòng)器進(jìn)行三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的耦合仿真分析，得到了剎車盤在緊急制動(dòng)、駐車制動(dòng)和連續(xù)制動(dòng)工況下的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律。研究結(jié)果表明：在制動(dòng)前期，剎車盤的溫度場(chǎng)、等效應(yīng)力場(chǎng)分布都呈非軸對(duì)稱分布，最大溫度值和最大等

3、效應(yīng)力值呈鋸齒狀上升趨勢(shì)；在制動(dòng)后期，剎車盤的溫度場(chǎng)、等效應(yīng)力場(chǎng)分布逐漸呈軸對(duì)稱分布，整個(gè)剎車盤表面上的溫度值和等效應(yīng)力值都比較高，最大溫度值和最大等效應(yīng)力值呈鋸齒狀下降趨勢(shì)；制動(dòng)時(shí)，剎車盤表面周向溫度梯度最小，徑向和軸向溫度梯度較大，周向應(yīng)力比徑向應(yīng)力大且軸向應(yīng)力最小。
　　3）應(yīng)用控制變量法，重點(diǎn)研究了影響剎車盤溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布的工況參數(shù)和材料特性參數(shù)。研究結(jié)果表明：減小制動(dòng)初速度和制動(dòng)壓力，增大冷卻水流速度和對(duì)流換熱系數(shù)等