4000馬力壓裂泵閥箱的設(shè)計(jì)分析與制造工藝研究.pdf

1、閥箱作為壓裂泵液力端核心部件，承受極大的工作壓力，在壓裂泵閥箱的設(shè)計(jì)中，除了必須滿足機(jī)械性能要求外，還必須滿足閥箱在運(yùn)行過程中的安全可靠性和盡可能長(zhǎng)的使用壽命。因此對(duì)閥箱進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)和有限元分析，以及加工工藝的研究，對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性和合理性有重要意義。
　　本文針對(duì)如何延長(zhǎng)新型壓裂泵閥箱的使用壽命，在閥箱的模型設(shè)計(jì)、仿真分析以及制造工藝等方面展開研究。根據(jù)壓裂泵運(yùn)動(dòng)理論和相關(guān)設(shè)計(jì)要求，確定壓裂泵泵型、液力端類型;建立了閥箱三

2、維模型，并基于仿真軟件對(duì)其進(jìn)行有限元分析;根據(jù)應(yīng)力集中和疲勞變形情況，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行改進(jìn);對(duì)閥箱的制造工藝進(jìn)行研究分析。
　　(1)對(duì)壓裂泵運(yùn)動(dòng)規(guī)律、脈動(dòng)流量和由脈動(dòng)流量引起的壓力波動(dòng)進(jìn)行分析，得到理論模型，根據(jù)工況要求，確定了閥箱材料。
　　(2)根據(jù)新型壓裂泵的性能和現(xiàn)場(chǎng)使用要求，確定了壓裂泵泵型為臥式五缸單作用柱塞泵，液力端類型為四通體直通式。由此確定柱塞直徑，設(shè)計(jì)閥箱的尺寸，對(duì)其進(jìn)行了尺寸強(qiáng)度校核;應(yīng)用三維軟件Sol

3、idworks建立閥箱實(shí)體模型。
　　(3)針對(duì)閥箱三維模型，采用仿真軟件進(jìn)行了有限元仿真分析，找出應(yīng)力集中最嚴(yán)重的點(diǎn)和疲勞變形最嚴(yán)重的區(qū)域;提出改進(jìn)措施，并再次進(jìn)行有限元分析，應(yīng)力集中和疲勞變形大大減輕，驗(yàn)證了改進(jìn)措施的有效性。
　　(4)對(duì)閥箱加工工藝展開了研究。對(duì)閥箱的熱處理和孔加工等制造工藝進(jìn)行研究改進(jìn)，并對(duì)閥箱采取滾壓、自增強(qiáng)等強(qiáng)化處理，從而使閥箱的抗疲勞強(qiáng)度、耐磨性及耐腐蝕性都得到顯著的提升。
　　(5)為