960kw鉆井泵曲軸優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、960kw鉆井泵是國內(nèi)外鉆井中應(yīng)用最廣的鉆井泵，曲軸是整個鉆井泵的關(guān)鍵部件，并且曲軸承受著各種載荷，曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理會使曲軸出現(xiàn)共振和斷裂。所以曲軸的受力分析和動、靜態(tài)特性是其結(jié)構(gòu)設(shè)計、改進和優(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象，分析論證了受力情況、強度、剛度、振動及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題，主要內(nèi)容如下：
　　 (1)對曲軸進行了運動分析和受力計算。根據(jù)960kw鉆井泵

2、的基本計算參數(shù)，包括曲軸的幾何特性、理論排量和輸入功率等，對機構(gòu)運動分析和部件受力計算。計算了各缸組件往復(fù)運動的慣性力、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)分析的計算模型
　　 (2)在建立曲軸的三維模型時，通過在ANSYS10.0中直接建立模型和在PRO/E中都建立模型相對比的方法，解決了部分模型丟失的問題。在保證充分反映曲軸實際結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的前提下，對曲軸模型進行一定的簡化處理，大幅度節(jié)約運

3、算時間。在分析單元數(shù)量、質(zhì)量、布局的前提下，用實體單元SOLID95建立了曲軸的有限元模型。
　　 (3)在靜態(tài)分析方面，針對曲軸的計算模型，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位置。
　　 (4)在動態(tài)分析方面，對曲軸進行了模態(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，通過諧響應(yīng)分析確定在周期激勵下曲軸上不同點的最大振幅及其對應(yīng)的頻率范圍，為改進曲軸提供參