【摘要】：泥漿泵是機(jī)械工程鉆探領(lǐng)域機(jī)械設(shè)備的重要組成部分,廣泛應(yīng)用于石油鉆井。泥漿泵主要起到循環(huán)泥漿,冷卻鉆頭,把巖屑傳送回地面等作用。隨著深井、超深井的出現(xiàn),鉆探深度的增加,對(duì)泥漿泵的功率、壓力等性能的要求越來越高,泥漿泵不斷地向著大功率、大排量的方向發(fā)展。同時(shí),泥漿泵野外工作條件的復(fù)雜和惡劣,使得人們?cè)絹碓疥P(guān)注泥漿泵的使用性能和使用壽命。連桿和曲軸作為泥漿泵動(dòng)力端的核心組成部分,其結(jié)構(gòu)參數(shù),結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及疲勞壽命很大程度上決定了泥漿泵整體的大小與輕重、承載能力和使用壽命。泥漿泵在循環(huán)載荷的反復(fù)的持續(xù)的作用下,零部件容易發(fā)生疲勞失效,而這種失效形式具有隱蔽性,直到損傷累積到一定程度發(fā)生質(zhì)變,引起突發(fā)性的斷裂與破壞,造成嚴(yán)重的后果與經(jīng)濟(jì)損失。為了預(yù)防事故的發(fā)生,對(duì)泥漿泵動(dòng)力端的主要零部件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和疲勞壽命預(yù)測(cè)就顯得格外重要。運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)分析泥漿泵動(dòng)力端曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力情況,并繪制成圖直觀地顯示各個(gè)構(gòu)件在一個(gè)周期內(nèi)所受的作用力的變化情況和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。運(yùn)用有限元軟件ANSYS創(chuàng)建泥漿泵動(dòng)力端的有限元模型,對(duì)泥漿泵動(dòng)力端主要結(jié)構(gòu)做靜力學(xué)分析,找到容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位,計(jì)算出最大應(yīng)力。為了更好地還原泥漿泵動(dòng)力端的真實(shí)工作狀況,應(yīng)該把曲柄連桿作為柔性體來看待,運(yùn)用ADAMS動(dòng)力學(xué)軟件創(chuàng)建泥漿泵動(dòng)力端的剛?cè)狁詈夏Ｐ?分別對(duì)連桿與曲軸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬仿真,分析連桿和曲軸的動(dòng)應(yīng)力狀態(tài)。連桿曲柄承受著循環(huán)交變應(yīng)力的反復(fù)作用容易產(chǎn)生疲勞損傷,損傷累積到一定程度會(huì)導(dǎo)致零件的損壞,利用MSC.fatigue軟件來分析和預(yù)測(cè)連桿與曲柄的疲勞壽命,找到發(fā)生破壞前疲勞壽命最短的部位,計(jì)算出最小總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。雖然連桿和曲軸受到的最大應(yīng)力值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其各自的材料屈服強(qiáng)度極限,但是在循環(huán)載荷的長(zhǎng)時(shí)間作用下仍然會(huì)發(fā)生疲勞失效,最終引起零部件突發(fā)性的斷裂,帶來嚴(yán)重的后果與經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)曲軸連桿進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析及疲勞壽命預(yù)測(cè),為連桿與曲軸的設(shè)計(jì)或改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1-1 技術(shù)線路流程1.3.2 主要問題1）泥漿泵在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，，泵體壓力不穩(wěn)定，是一個(gè)波動(dòng)的變量。活塞的密封情況，泵閥的滯后等等因素均會(huì)對(duì)泥漿泵的泵體壓力產(chǎn)生不同程度的影響，完全地反映實(shí)際情形難度很大甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只能做一些合理的簡(jiǎn)化。每個(gè)摩擦部位的摩檫，比如活塞與缸體之間的滑動(dòng)摩檫，摩擦力無(wú)法精確地計(jì)算，接觸面的溫度，活塞與缸體之間的配合關(guān)系等等都會(huì)影響摩擦力的大小，完全準(zhǔn)確地反映實(shí)際情形難度很大甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只能使用經(jīng)驗(yàn)公式去做合理的近似處理。2）曲柄連桿作為泥漿泵動(dòng)力端的核心部件，具有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建其有限元模型時(shí)如果完全還原和再現(xiàn)實(shí)物十分困難無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只能做一些合理的必要的簡(jiǎn)化，省略一些無(wú)關(guān)緊要的因素，比如尺寸比較小的過渡圓角和油孔等。3）確定構(gòu)件的位移邊界條件是進(jìn)行有限元分析不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，加在模型上的位移約束必須足夠。對(duì)于約束較少的零件，須引入補(bǔ)充約束條件。引入補(bǔ)充約束條件的原則是引入后整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的重要組成部分的變形和受力狀況維

圖 2-1 型號(hào)為 3NB-1600F 的泥漿泵動(dòng)力端的實(shí)物圖力端運(yùn)動(dòng)分析上可以近似看作為一個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)[23-24]，它的圖 2-2 泥漿泵動(dòng)力端運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 OB=r，連桿長(zhǎng)度 AB=l，曲柄角速度為 ω,方向以
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH38

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2703414