960kw鉆井泵曲軸優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、960kw鉆井泵是國(guó)內(nèi)外鉆井中應(yīng)用最廣的鉆井泵，曲軸是整個(gè)鉆井泵的關(guān)鍵部件，并且曲軸承受著各種載荷，曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理會(huì)使曲軸出現(xiàn)共振和斷裂。所以曲軸的受力分析和動(dòng)、靜態(tài)特性是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)和優(yōu)化的基礎(chǔ)，是確保鉆井泵性能優(yōu)良的關(guān)鍵因素之一。
　　 論文以960kw鉆井泵曲軸為研究對(duì)象，分析論證了受力情況、強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問(wèn)題，主要內(nèi)容如下：
　　 (1)對(duì)曲軸進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析和受力計(jì)算。根據(jù)960kw鉆井泵

2、的基本計(jì)算參數(shù)，包括曲軸的幾何特性、理論排量和輸入功率等，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和部件受力計(jì)算。計(jì)算了各缸組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力、連桿力在曲軸上產(chǎn)生的徑向分力和切向分力、齒輪的作用力等。建立了曲軸力學(xué)分析的計(jì)算模型
　　 (2)在建立曲軸的三維模型時(shí)，通過(guò)在ANSYS10.0中直接建立模型和在PRO/E中都建立模型相對(duì)比的方法，解決了部分模型丟失的問(wèn)題。在保證充分反映曲軸實(shí)際結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的前提下，對(duì)曲軸模型進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化處理，大幅度節(jié)約運(yùn)

3、算時(shí)間。在分析單元數(shù)量、質(zhì)量、布局的前提下，用實(shí)體單元SOLID95建立了曲軸的有限元模型。
　　 (3)在靜態(tài)分析方面，針對(duì)曲軸的計(jì)算模型，得出了曲軸在三種工況下的應(yīng)力云圖和變形云圖，以及應(yīng)力最大和變形最大的危險(xiǎn)位置。
　　 (4)在動(dòng)態(tài)分析方面，對(duì)曲軸進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。在模態(tài)分析中獲取了曲軸在約束條件下的固有頻率和振型，通過(guò)諧響應(yīng)分析確定在周期激勵(lì)下曲軸上不同點(diǎn)的最大振幅及其對(duì)應(yīng)的頻率范圍，為改進(jìn)曲軸提供參