钻井往复泵动力端结构强度及动力学仿真分析

发布时间：2020-01-29 06:25

【摘要】：作为实施钻井工艺的主要设备,钻井往复泵是钻机中最重要的设备之一,是钻井液循环系统的关键设备。在当今能源紧缺的形势下,钻井往复泵作为节能产品在众多的工业生产领域发挥着极其重要的作用。本文重点针对1800HP的钻井往复泵的动力端主要零部件(主要指曲轴连杆机构)作为研究对象,利用了力学知识、有限元分析以及多体动力学软件对钻井往复泵的动力端的零部件进行设计与仿真分析研究。本文所做的主要的工作如下:利用绘图软件soildworks构建了钻井往复泵动力端的三维模型,并根据运动学及动力学原理,建立了钻井往复泵动力端主要零部件的力学模型。推导出曲轴连杆机构在整个工作过程中的运动规律,以及在一个冲程范围内的各个零部件间的受力情况,为之后有限元分析以及动力学分析奠定了基础。运用simulation对连杆的最大拉伸及最大压缩工况进行机构强度分析,并确定连杆的危险点;并分别改变连杆危险点尺寸,运用趋势跟踪器来跟踪测量连杆质量、应力、形变的变化情况。并运用有限元分析软件workbench对钻井往复泵的曲轴随曲轴转角每隔30°进行机构强度分析,发现在曲轴转角为316°时曲轴受到的应力最大,最大应力值也是符合设计要求的。对钻井往复泵动力端关键部件进行模态及谐响应分析,主要计算了连杆及曲轴的前6阶固有频率及阵型,分析发生共振频率及对部件振动的影响规律。采用多体动力学软件ADAMS对1800HP的钻井往复泵动力端进行运动学及动力学仿真分析,并得到钻井往复泵动力端重要零部件运动数据及相关零件的动力学数据,与之前得到的理论数据进行比较,发现运动状态及受力情况基本相符。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE92

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本文编号：2574264