本文關(guān)鍵詞： 泥漿泵 有限元法 鍛造曲軸 設(shè)計(jì)　出處：《西安石油大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：石油鉆井泥漿泵是組成鉆機(jī)整體的關(guān)鍵部件之一。隨著我國(guó)陸地和海洋油氣開(kāi)發(fā)逐步向深層延伸,以及在海洋和交通運(yùn)輸不便地區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)工作的開(kāi)展,要求泥漿泵具有排量大、泵壓高、體積小、重量輕等特性。尤其是功率在2200馬力、壓力52MPa以上的高壓大功率泥漿泵,為配套9000米以上超深、特深井鉆機(jī)以及海洋鉆機(jī),提供了基本的裝備保障。因此,本文開(kāi)展了三缸單作用2200馬力高壓泥漿泵的設(shè)計(jì)工作,首先確定了泥漿泵總體結(jié)構(gòu)方案及其基本參數(shù),其次對(duì)泥漿泵傳動(dòng)軸、齒輪、曲軸及液壓缸進(jìn)行了分析計(jì)算,最后得到相應(yīng)結(jié)論。主要包括以下幾個(gè)方面:1.為提高軸的剛性,對(duì)2200馬力泥漿泵傳動(dòng)軸和小齒輪進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),即泥漿泵的輸入軸設(shè)計(jì)為一個(gè)整體齒輪軸,并對(duì)齒輪軸的承載進(jìn)行精確的計(jì)算。2.對(duì)于小齒輪和大齒圈,而為了得到更好的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性,將其設(shè)計(jì)成為一個(gè)整體的人字齒,并對(duì)齒輪的承載能力進(jìn)行計(jì)算。3.將傳統(tǒng)的鑄造式曲軸改為鍛造曲軸的結(jié)構(gòu),這樣可以消除由于鑄造曲軸鑄造過(guò)程產(chǎn)生的質(zhì)量分布不均勻情況,從而消除了泥漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由鑄造曲軸的偏重產(chǎn)生的震動(dòng)現(xiàn)象,同時(shí)鍛造曲軸強(qiáng)度會(huì)有很大的提高。在鍛造曲軸的設(shè)計(jì)過(guò)程中用SolideWorks軟件建立其三維有限元計(jì)算模型,將相關(guān)力學(xué)計(jì)算出的數(shù)值加載到有限元模型上面,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)模型進(jìn)行有限元分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明曲軸強(qiáng)度滿足要求。4.對(duì)于液壓缸的設(shè)計(jì)利用三維設(shè)計(jì)軟件SolideWorks建立1:1的力學(xué)模型,然后利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)模型進(jìn)行高壓工況下的有限元模擬分析計(jì)算。對(duì)計(jì)算結(jié)果分析及根據(jù)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算分析表明液壓缸能夠承受52MPa的額定工作壓力。
[Abstract]:Oil drilling mud pump is one of the key components of drilling rig. With the gradual extension of land and offshore oil and gas development in China, as well as the development of oil and gas exploration and development in the inconvenient areas of ocean and transportation, the oil and gas drilling mud pump is one of the key components of drilling rig. The mud pump is required to have the characteristics of large displacement, high pump pressure, small volume, light weight, etc. In particular, the high-pressure and high-power mud pump with power of 2200 horsepower and pressure of 52 MPA or above is a matching set of ultra-deep, ultra-deep drilling rigs and offshore drilling rigs. Therefore, the design of 2200hp high pressure mud pump with three cylinders and one action has been carried out. Firstly, the overall structure of mud pump and its basic parameters have been determined. Secondly, the drive shaft and gear of mud pump have been studied. The crankshaft and hydraulic cylinder are analyzed and calculated, and the corresponding conclusions are obtained. In order to improve the rigidity of shaft, the drive shaft and pinion of 2200 horsepower mud pump are designed. That is, the input shaft of the mud pump is designed as an integral gear shaft, and the bearing capacity of the gear shaft is accurately calculated. The bearing capacity of gears is calculated. 3. The traditional cast crankshaft is changed into the structure of forged crankshaft, which can eliminate the uneven mass distribution caused by casting crankshaft. Thus the vibration caused by casting crankshaft is eliminated and the strength of forged crankshaft is greatly improved. The 3D finite element calculation model of crankshaft is established by using SolideWorks software in the design process of forging crankshaft. The numerical value calculated by the correlation mechanics is loaded into the finite element model, The finite element analysis software ANSYS is used to calculate the model. The results show that the strength of the crankshaft meets the requirement of .4.For the design of hydraulic cylinder, the mechanical model of 1: 1 is established by using the three-dimensional design software SolideWorks. Then the finite element analysis software ANSYS is used to simulate and calculate the model under high pressure. The calculation results are analyzed and the optimized design is carried out according to it. The calculation and analysis show that the hydraulic cylinder can withstand the rated working pressure of 52 MPA.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE92

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