SLCD-I型组合齿磨鞋力学性能分析

发布时间：2024-03-01 19:35

　　SLCD-I型组合齿磨鞋是胜利油田推广应用的一种高效磨鞋。为提高该类磨鞋对井下落物的切削效率和有效性,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对12种不同结构的磨鞋在压、拉、扭载荷作用下的力学特性和不同排量下的流场特征进行了数值分析。分析结果表明:磨鞋最大应力为588.64 MPa,小于其屈服强度835 MPa,磨鞋的最大受力处于材料弹性变形阶段;相比于0°平底磨鞋,其他11种结构方案的SLCD-I型组合齿磨鞋,以凹底角度在22.5°～24.0°时齿面应力最小,使用寿命最长;钻压从20 k N增加到35 kN,平均总变形量增大了2.2%,平均最大应力增加了1.5%,内压从18 MPa增加到30 MPa,平均总变形量增大了40.3%,平均最大应力增加了26.1%,扭矩从9 kN獉m增加到18 kN·m,平均总变形量增大了66.6%,平均最大应力增加了72.2%,因此工作扭矩是影响磨鞋强度的主要因素;排量从25～40 L/s变化,平均最大流速增加了59.4%,平均最大压力增加了152.1%,在水眼位置和喷嘴尺寸不变情况下,凹底角度的变化对流速的影响可以忽略不计。研究结果可为高效磨鞋...

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【部分图文】：

图1磨鞋视图

组合齿高效磨鞋由上接头、磨鞋本体、条状硬质合金、块状硬质合金及颗料状硬质合金组成，如图1a所示[7-10]。磨鞋采用3层切削齿组合结构，分别是下部为盲孔，孔中放置条状切削齿;中部为切削槽，槽中放置块状切削齿，上部再堆焊颗料硬质合金作为切削齿。3种硬质合金竖向组合保证切削刃有效切削....

图2网格划分

三维实体建模之后，开始划分网格。以0°凹底磨鞋结构为例，采用ProximityandCurvature命令生成网格，最终节点数836473，网格单元数560808个，效果见图2。材料采用40CrMn，材料特性各向同性，密度7850kg/m3，弹性模量205GPa，屈....

图3不同钻压下变形与应力云图

当工作扭矩9kN·m时，改变内压(18、22、26和30MPa)和钻压(20、25、30和35kN)，计算不同情况下的总变形量和最大应力，得到不同内压和钻压作用下磨鞋的变形云图与应力云图，如图5所示。磨鞋的最大应力与总变形量随内压变化的关系曲线如图6所示。不同内压作用下....

图4不同钻压下总变形量和最大应力的关系曲线

图3不同钻压下变形与应力云图图5不同钻压和内压作用下总变形云图与应力云图

本文编号：3915726