【摘要】：泥漿泵是機械工程鉆探領域機械設備的重要組成部分,廣泛應用于石油鉆井。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,鉆探深度的增加,對泥漿泵的功率、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,泥漿泵野外工作條件的復雜和惡劣,使得人們越來越關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力端的核心組成部分,其結構參數,結構強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)生質變,引起突發(fā)性的斷裂與破壞,造成嚴重的后果與經濟損失。為了預防事故的發(fā)生,對泥漿泵動力端的主要零部件進行動力學分析和疲勞壽命預測就顯得格外重要。運用理論力學知識分析泥漿泵動力端曲柄連桿機構的運動規(guī)律和受力情況,并繪制成圖直觀地顯示各個構件在一個周期內所受的作用力的變化情況和運動規(guī)律。運用有限元軟件ANSYS創(chuàng)建泥漿泵動力端的有限元模型,對泥漿泵動力端主要結構做靜力學分析,找到容易產生應力集中的部位,計算出最大應力。為了更好地還原泥漿泵動力端的真實工作狀況,應該把曲柄連桿作為柔性體來看待,運用ADAMS動力學軟件創(chuàng)建泥漿泵動力端的剛柔耦合模型,分別對連桿與曲軸進行動力學模擬仿真,分析連桿和曲軸的動應力狀態(tài)。連桿曲柄承受著循環(huán)交變應力的反復作用容易產生疲勞損傷,損傷累積到一定程度會導致零件的損壞,利用MSC.fatigue軟件來分析和預測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,計算出最小總應力循環(huán)次數。雖然連桿和曲軸受到的最大應力值均遠遠小于其各自的材料屈服強度極限,但是在循環(huán)載荷的長時間作用下仍然會發(fā)生疲勞失效,最終引起零部件突發(fā)性的斷裂,帶來嚴重的后果與經濟損失。對曲軸連桿進行動力學分析及疲勞壽命預測,為連桿與曲軸的設計或改進奠定了基礎。
【圖文】：

圖 1-1 技術線路流程1.3.2 主要問題1）泥漿泵在運轉狀態(tài)下，，泵體壓力不穩(wěn)定，是一個波動的變量�；钊拿芊馇闆r，泵閥的滯后等等因素均會對泥漿泵的泵體壓力產生不同程度的影響，完全地反映實際情形難度很大甚至無法實現，只能做一些合理的簡化。每個摩擦部位的摩檫，比如活塞與缸體之間的滑動摩檫，摩擦力無法精確地計算，接觸面的溫度，活塞與缸體之間的配合關系等等都會影響摩擦力的大小，完全準確地反映實際情形難度很大甚至無法實現，只能使用經驗公式去做合理的近似處理。2）曲柄連桿作為泥漿泵動力端的核心部件，具有比較復雜的結構，創(chuàng)建其有限元模型時如果完全還原和再現實物十分困難無法實現，只能做一些合理的必要的簡化，省略一些無關緊要的因素，比如尺寸比較小的過渡圓角和油孔等。3）確定構件的位移邊界條件是進行有限元分析不可或缺的一個環(huán)節(jié)，加在模型上的位移約束必須足夠。對于約束較少的零件，須引入補充約束條件。引入補充約束條件的原則是引入后整個結構或結構的重要組成部分的變形和受力狀況維

圖 2-1 型號為 3NB-1600F 的泥漿泵動力端的實物圖力端運動分析上可以近似看作為一個曲柄連桿機構[23-24]，它的圖 2-2 泥漿泵動力端運動簡圖 OB=r，連桿長度 AB=l，曲柄角速度為 ω,方向以
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH38

【參考文獻】

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1 孟建;孟敏;江平;;195柴油機連桿有限元分析及結構優(yōu)化[J];機械傳動;2012年07期

2 李一民;郝志勇;曾小春;;考慮油膜潤滑的連桿有限元分析[J];浙江大學學報(工學版);2012年07期

3 覃維獻;;往復泵曲柄連桿機構動力學建模與分析[J];機械傳動;2012年03期

4 胡飛孔;;柴油機曲軸有限元分析[J];江蘇船舶;2011年06期

5 楊國旗;虞彪;;基于ANSYS WORKBENCH的發(fā)動機連桿有限元分析[J];裝備制造技術;2011年10期

6 宋保華;王立梅;賀建隆;;三缸單作用泥漿泵曲軸受力分析[J];化學工程與裝備;2011年06期

7 李春明;;三缸單作用往復泵主機構的動力學仿真[J];機床與液壓;2010年15期

8 白穩(wěn)樂;姚寧平;杜小山;李兵;;鉆探用泥漿泵曲軸的模態(tài)分析[J];煤田地質與勘探;2010年03期

9 張洪;徐剛;;柴油機-泥漿泵運行參數優(yōu)化分析[J];鉆采工藝;2010年S1期

10 丁家松;李全;梁剛;;連桿有限元計算邊界條件研究[J];柴油機;2010年03期

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1 雷宣揚;內燃機曲軸動態(tài)振動特性模擬及其裂紋故障分析[D];大連理工大學;2003年

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1 徐志偉;往復泵曲軸疲勞強度分析及動載荷測試[D];上海交通大學;2011年

2 李國森;乳化液泵曲軸的疲勞分析與虛擬壽命預測[D];太原理工大學;2010年

3 王新剛;摩托車發(fā)動機曲軸連桿機構的CAE分析[D];重慶理工大學;2009年

本文編號：2703414