驱动往复式抽油泵的井下传动系统运动与动力学性能分析

发布时间：2017-10-05 20:00

  本文关键词：驱动往复式抽油泵的井下传动系统运动与动力学性能分析

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【摘要】：对于中低产油井,柱塞泵举升是目前应用最广泛的井下驱动采油方法。本文综合如今技术成熟的潜油电机螺杆泵和尚处在试用阶段的直线电机驱动往复泵,设计一种旋转带往复的方案。主要的工作和研究成果可概括为以下几个方面。在新的方案基础上,设计出井下传动系统。依据井况选取合适的潜油电机和往复泵,传动结构的整体设计思路由行星齿轮减速器,不完全换向装置,滚珠丝杆,保护器这几个主要部分组成。潜油电机转速通过行星减速器降低到设定的范围,行星轮系输出端接不完全齿轮换向机构,实现电机的正反转。换向完成后输出轴滚珠丝杆带动往复泵上下往复运动,举升抽油。在此设计思路上完成整体传动系统模型的建立。基于已经完成的井下传动系统的模型,对行星齿轮和滚珠丝杆单独进行力学分析。根据行星齿轮的齿数,以及各齿轮尺寸建立传动系统中的行星齿轮的模型。采用动力接触有限元方法,采用有限元软件ABAQUS对齿轮轮齿啮合过程中的应力变化情况进行仿真分析,得到轮齿应力在啮合过程中随时间的变化情况。忽略滚珠丝杆的惯性力,基于接触理论和有限元基本原理,通过NX对滚珠丝杠和螺母以及滚珠进行建模,然后在分析了丝杠的支承方式和载荷情况后,应用有限元方法对丝杠进行应力分析,得出了丝杠应力状态。由结果看出,应力最大点出现在滚珠和丝杠的接触位置,与实际也是相符合的。
【关键词】：往复式抽油泵 潜油电机 齿轮传动
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 课题研究的背景及意义7-8
• 1.1.1 动力驱动抽油方式的概述7
• 1.1.2 课题研究的意义7-8
• 1.2 国内外发展概况8-10
• 1.2.1 国外研究概况8-9
• 1.2.2 国内研究概况9-10
• 1.3 本文研究的主要内容10-11
• 第二章 井下驱动抽油泵抽油系统的组成与结构设计11-18
• 2.1 设计方案与工作原理11-12
• 2.1.1 工作原理及结构11-12
• 2.1.2 结构特点12
• 2.2 传动系统的结构设计12-17
• 2.2.1 抽油泵的选型12-13
• 2.2.2 往复泵的性能参数13-14
• 2.2.3 动力装置的选择14-15
• 2.2.4 换向机构方案15-16
• 2.2.5 减速结构设计16
• 2.2.6 传动系统的装配16-17
• 2.3 本章小节17-18
• 第三章 行星轮系传动部分的研究18-42
• 3.1 行星传动的特点及应用18-19
• 3.2 行星轮系的确定19-22
• 3.2.1 轮系类型的选取19-20
• 3.2.2 齿轮系的传动方案20-22
• 3.2.3 各齿轮基本尺寸的计算22
• 3.3 行星齿轮机构的动力学有限元分析22-27
• 3.3.1 有限元分析的理论基础22-23
• 3.3.2 弹性力学边界条件23-24
• 3.3.3 关于显式动力学及其有限元计算方法24-27
• 3.4 行星齿轮的动态有限元分析27-38
• 3.4.1 行星齿轮机构的物理场的计算27-28
• 3.4.2 基本假设28
• 3.4.3 三维建模、设置物理环境28-31
• 3.4.4 定义各部分之间的关系31-34
• 3.4.5 网格划分、施加边界条件34-38
• 3.5 行星齿轮的运动与动力学38-41
• 3.6 小结41-42
• 第四章 滚珠丝杆传动部分的研究42-53
• 4.1 概述42-43
• 4.2 滚珠丝杆螺母副的计算43-44
• 4.3 滚珠丝杠接触静态分析及NX CAE建模计算44-52
• 4.3.1 理论基础44-46
• 4.3.2 建模软件的选择46
• 4.3.3 有限元力学模型计算46
• 4.3.4 基本假设46-47
• 4.3.5 3D建模与设置物理环境47-48
• 4.3.6 网格划分48-49
• 4.3.7 边界条件49-50
• 4.3.8 3D有限元模型后处理分析50-52
• 4.4 小结52-53
• 第五章 结论与展望53-54
• 5.1 结论53
• 5.2 展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文57-58

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本文编号：978527