發(fā)布時間：2018-04-17 18:23

  本文選題：大功率方形腔液力變矩器 + 壓裂泵車　； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及石油、天燃氣等能源的急劇緊缺,對頁巖氣的大規(guī)模開采與利用勢在必行,而壓裂泵車作為一種重要的頁巖氣壓裂開采設(shè)備,其應(yīng)用與發(fā)展備受關(guān)注。液力傳動是當(dāng)前壓裂泵車最常用的傳動方式,其主要元件液力變矩器的自身性能及與車臺發(fā)動機之間的匹配情況對壓裂泵車的整機性能有著十分重要的影響。目前壓裂泵車上所采用的液力變矩器多為向心式渦輪液力變矩器,此類變矩器的泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化較大,具有較大的正透穿性,使得壓裂泵車在變矩工況下作業(yè)時,隨著負載的變化,車臺發(fā)動機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩變化較大,從而導(dǎo)致其不能在高效區(qū)穩(wěn)定工作。而方形腔液力變矩器的泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化較小,能夠充分利用車臺發(fā)動機的功率,提高壓裂泵車整機的作業(yè)效率�；诖�,以某型壓裂泵車為應(yīng)用對象,設(shè)計了一款大功率方形腔液力變矩器,并對其性能及其在壓裂泵車上的應(yīng)用進行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下。(1)利用CFD技術(shù)分別計算了參考樣機在忽略與設(shè)置壓力邊界條件時的原始特性參數(shù),并將計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進行對比分析,得出了設(shè)置壓力邊界條件是可以準(zhǔn)確預(yù)測方形腔液力變矩器特性的仿真計算方法。利用相似設(shè)計方法設(shè)計出了大功率方形腔液力變矩器的循環(huán)圓,確定其有效直徑為705 mm。應(yīng)用等傾角射影法設(shè)計了大功率方形腔液力變矩器的泵輪、渦輪及導(dǎo)輪葉片,并采用設(shè)置壓力邊界條件的方法對新設(shè)計的大功率方形腔液力變矩器進行了數(shù)值模擬計算,分析了其內(nèi)部流場速度與壓力的分布規(guī)律,并對其性能進行了預(yù)測。(2)根據(jù)某型壓裂泵車車臺發(fā)動機和大功率方形腔液力變矩器的特性參數(shù)建立了兩者的數(shù)學(xué)模型,并進行了靜態(tài)匹配計算,得出了車臺發(fā)動機和大功率方形腔液力變矩器的共同工作輸入特性、共同工作輸出特性以及共同工作點的轉(zhuǎn)速變化范圍,分析了匹配結(jié)果的合理性。并對共同工作下變速箱的輸出特性進行了計算,為壓裂作業(yè)動力傳動系統(tǒng)聯(lián)合輸出特性的計算提供了參數(shù)。(3)分析了壓裂泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)及特性,并在車臺發(fā)動機與大功率方形腔液力變矩器共同工作輸出特性的基礎(chǔ)上,結(jié)合變速箱及壓裂泵的參數(shù),對換裝大功率方形腔液力變矩器之后壓裂泵車動力傳動系統(tǒng)的聯(lián)合輸出流量與壓力進行了計算,分析了傳動系統(tǒng)的聯(lián)合輸出特性,得出了聯(lián)合輸出流量與壓力滿足壓裂施工工藝要求。然后基于某型壓裂車組在某探井壓裂施工時的實測數(shù)據(jù),采用MATLAB/Simulink建立了壓裂作業(yè)動力傳動系統(tǒng)的動態(tài)匹配模型并進行了仿真計算。通過對比換裝大功率方形腔液力變矩器前后動力傳動系統(tǒng)的聯(lián)合輸出流量及壓裂泵的驅(qū)動功率,得出換裝后壓裂泵車的動力性有明顯的提高。同時,對動態(tài)匹配計算出的車臺發(fā)動機比燃油消耗率和燃油消耗量進行了分析,得出了換裝后的壓裂泵車具有較好的經(jīng)濟性。此外,對壓裂作業(yè)時的液力變矩器效率進行了分析,進一步驗證了所設(shè)計的大功率方形腔液力變矩器與車臺發(fā)動機、壓裂泵的匹配較為合理。
[Abstract]:With the rapid development of China's economy, petroleum, natural gas and other energy shortage, the large-scale exploitation of shale gas and it is imperative to use, and the fracturing pump as an important split shale gas mining equipment, the application and development of hydraulic transmission is concerned. When the drive before fracturing pump truck most commonly used. Have a very important influence the performance of the matching between the main components of hydraulic torque converter and its performance with the car engine for fracturing pump truck. The present fracturing pump on the torque converter for centripetal turbine hydraulic torque converter pump wheel torque change such torque for larger, with positive penetrating larger, the fracturing pump vehicle in torque condition, the change of the load, the speed and the torque change engine car is larger, which cannot work in the high efficiency area stability . changes of pump wheel torque and the square cavity of hydraulic torque converter is small, can make full use of the power car engine, improving the fracturing pump the working efficiency. Based on this, to a certain type of fracturing pump as the application object, designed a high-power square cavity hydraulic torque converter, and the the performance and application in fracturing pump vehicle were studied. The main research contents and conclusions are as follows. (1) the parameters of the original characteristics of reference prototype in neglect and set pressure when the boundary conditions were calculated by CFD technique, and the calculation results and the experimental data were analyzed, the calculation method of pressure boundary condition is set up the accurate prediction of square cavity simulation characteristics of torque converter can. Using similar design methods to design a high power square cavity hydraulic torque converter circle, determining the effective diameter of 705 mm. design application of angle projection method The square cavity high power pump wheel torque converter, turbine and guide vane, and the method of setting pressure boundary condition of numerical simulation of high power square cavity design new hydraulic torque converter, analyzes the distribution of the internal flow field of velocity and pressure, and its performance is predicted. (2) the mathematical model is established according to the characteristic parameters of a certain type of fracturing pump car engine and high power square cavity hydraulic torque converter, and the static matching calculation, the car engine and the high power square cavity hydraulic torque converter with input characteristics, speed range of work output characteristics and common work, analyzes the rationality of the matching result. And the output characteristics of the work under the gearbox was calculated, calculated as the output characteristic of power transmission system provides reference of fracturing operation. Number. (3) analyzed the structural parameters and characteristics of fracturing pump, and variable output characteristics of converter working together in the car engine with high power hydraulic square cavity, combined with the parameters of gearbox and fracturing pump, combined with the output flow and pressure after fracturing pump power transmission system of installed high-power square cavity hydraulic torque converter was calculated, analyzed the output characteristics of the transmission system, the combined output flow and pressure to meet the requirements of fracturing process. Then a certain type of fracturing truck based on a well fracturing data, using MATLAB/Simulink to establish the dynamic power transmission system matching model and fracturing operation. In the simulation experiment. The driving power of joint output flow and fracturing pump by comparing the installed high-power square cavity hydraulic torque converter and power transmission system, the car change obtained after fracturing pump The power is increased significantly. At the same time, the dynamic matching of the calculated vehicle engine fuel consumption rate and fuel consumption are analyzed, the fracturing pump truck after replacement has a better economy. In addition, the analysis of the fracturing operation of the TorqueConverter efficiency, further verified high power square chamber hydraulic torque converter and the design of the car engine, fracturing pump is more reasonable.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE934.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈銳華;液力變矩器的用油選擇和使用[J];礦山機械;2000年05期

2 周德坤;褚亞旭;;轎車扁平化液力變矩器設(shè)計及內(nèi)流場分析[J];吉林化工學(xué)院學(xué)報;2012年07期

3 陶祖寧;;特殊工況下運轉(zhuǎn)的液力變矩器及其制動原理[J];石油鉆采機械通訊;1976年05期

4 唐興華;;技術(shù)講座——液力變矩器(五)[J];礦山機械;1977年03期

5 唐興華;;液力變矩器(續(xù)三)[J];礦山機械;1977年01期

6 唐興華;;液力變矩器(四)[J];礦山機械;1977年02期

7 孫福玉;;發(fā)動機與液力變矩器匹配方法的研究[J];林業(yè)機械;1988年03期

8 任新幫;;液力變矩器故障分析及使用維護[J];中氮肥;1988年01期

9 王士斌;;液力變矩器全特性的理論計算與分析[J];石油礦場機械;1991年04期

10 雷眉生;淺談液力變矩器與發(fā)動機的匹配[J];重慶工業(yè)高等�？茖W(xué)校學(xué)報;1999年Z1期

相關(guān)會議論文 前10條

1 項昌樂;閆清東;戴德修;;液力變矩器的應(yīng)用與發(fā)展[A];液壓氣動密封行業(yè)信息�？瘏R編第二卷[C];2003年

2 陳紀(jì)新;;裝卸運輸機械中液力變矩器的應(yīng)用[A];上海物流工程學(xué)會2003’論文集[C];2003年

3 趙靜一;馬玉良;王智勇;;新型液力變矩器性能試驗臺設(shè)計[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（上）[C];2007年

4 齊學(xué)義;張風(fēng)羽;翟小兵;;液力變矩器三元流場計算的一種近似方法[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

5 魏巍;閆清東;;液力變矩器葉柵系統(tǒng)三維優(yōu)化設(shè)計方法研究[A];第四屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

6 吳發(fā)乾;;發(fā)動機和液力變矩器輸出特性合成計算方法[A];推進節(jié)能環(huán)保，給力綠色崛起——海南省機械工程學(xué)會、海南省機械工業(yè)質(zhì)量管理協(xié)會2012年海南機械科技學(xué)術(shù)報告會交流論文集[C];2012年

7 李吉元;閆清東;;牽引-制動型液力變矩器與機械制動器聯(lián)合制動控制系統(tǒng)研究[A];機床與液壓學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

8 李吉元;閆清東;;牽引-制動型液力變矩器與機械制動器聯(lián)合制動控制系統(tǒng)研究[A];第三屆全國流體傳動及控制工程學(xué)術(shù)會議論文集（第二卷）[C];2004年

9 吳慶玲;陳偉;韓洪江;;裝載機發(fā)動機與液力變矩器的匹配分析[A];2010全國機械裝備先進制造技術(shù)(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

10 魏巍;張利霞;閆清東;;液力變矩器流場計算可視化及其OpenGL實現(xiàn)[A];機床與液壓學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前4條

1 靳書陽;航天動力定增募資10億 建汽車液力變矩器項目[N];證券時報;2011年

2 楊章躍　許雪勤;江西飛龍鉆頭液力變矩器項目通過專家驗收[N];中國工業(yè)報;2009年

3 ;立足市場 銳意創(chuàng)新[N];大眾科技報;2005年

4 本報記者 楊景定;銷車顧問：你有多少東西讓人可問？[N];當(dāng)代汽車報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 劉春寶;轎車扁平化液力變矩器研究[D];吉林大學(xué);2009年

2 劉仕平;液力變矩器的數(shù)學(xué)模型、新型設(shè)計方法及內(nèi)部流場研究[D];太原理工大學(xué);2010年

3 石祥鐘;液力變矩器內(nèi)部三維流動數(shù)值模擬與特性預(yù)測方法研究[D];吉林大學(xué);2005年

4 田華;液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計理論的研究[D];吉林大學(xué);2005年

5 劉城;向心渦輪式液力變矩器葉柵系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計方法研究[D];北京理工大學(xué);2015年

6 譚越;沖焊型液力變矩器沖壓成形數(shù)值模擬與試驗研究[D];吉林大學(xué);2014年

7 劉樹成;車用柴油機與液力變矩器動態(tài)匹配技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

8 褚亞旭;基于CFD的液力變矩器設(shè)計方法的理論與實驗研究[D];吉林大學(xué);2006年

9 李興忠;越野車用液力機械式自動變速器控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 朱建華;液力變矩器理論設(shè)計方法的研究[D];重慶大學(xué);2008年

2 鄒亞科;鈑金型液力變矩器內(nèi)流場分析[D];長安大學(xué);2009年

3 成龍;液力變矩器熱平衡研究和冷卻系統(tǒng)設(shè)計[D];武漢理工大學(xué);2010年

4 席智星;制造方法對液力變矩器性能影響的研究[D];吉林大學(xué);2011年

5 趙永志;液力變矩器的葉片設(shè)計[D];吉林大學(xué);2005年

6 王曉晶;液力變矩器葉柵參數(shù)優(yōu)化及造型研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2005年

7 許濤;液力變矩器三維流場仿真計算[D];武漢理工大學(xué);2006年

8 李勤;4T65E型液力變矩器的變形仿真研究[D];浙江大學(xué);2003年

9 熊欣;基于虛擬制造的液力變矩器設(shè)計與開發(fā)[D];武漢理工大學(xué);2004年

10 吳波;液力變矩器的三維流場仿真計算[D];吉林大學(xué);2008年

，

本文編號：1764744