【摘要】：螺桿泵采油桿柱的橫向振動問題是導致桿管偏磨以及桿柱斷裂的重要因素,因此研究螺桿泵采油桿柱橫向振動具有重要的理論和實際意義。針對該問題,本文主要開展了如下研究工作:首先,研究了螺桿泵采油桿柱的環(huán)境載荷及其計算方法,建立了桿柱分析的力學模型。其次,考慮了泵端集中軸向力和軸向分布力對采油桿柱橫向振動的綜合影響,并基于彈性體理論建立了螺桿泵采油桿柱橫向振動的力學和數(shù)學模型。應用振型疊加法,并考慮采油桿柱橫向振動的邊界條件,建立了四階變系數(shù)常微分方程形式的采油桿柱橫向振動的振型方程。然后,本文采用積分法建立了采油桿柱橫向振動固有頻率與振型函數(shù)的求解方法。對影響固有頻率的因素進行了分析,建立了采油桿柱橫向振動的響應模型。再次,借鑒有限元法的思想,將采油桿柱離散成為若干個單元,考慮軸端作用力和軸向均布力的對單元剛度的影響,采用柔度矩陣法建立了基于離散系統(tǒng)的桿柱橫向振動的固有頻率的仿真模型,求解出了固有頻率及振型,建立了桿柱離散系統(tǒng)的動力學仿真模型。最后,利用MATLAB和Visual Basic 6.0聯(lián)合開發(fā)了“地面驅(qū)動螺桿泵采油桿柱橫向振動仿真軟件”,利用該軟件可以仿真出螺桿泵采油桿柱橫向振動的固有頻率及振型曲線。
[Abstract]:The lateral vibration of the rod string of screw pump is an important factor leading to the eccentric wear of rod pipe and the fracture of rod string, so it is of great theoretical and practical significance to study the transverse vibration of rod string of screw pump. In order to solve this problem, the main work of this paper is as follows: firstly, the environmental load and its calculation method of screw pump rod string are studied, and the mechanical model of rod column analysis is established. Secondly, the comprehensive influence of axial force and axial distribution force at the end of the pump on the lateral vibration of the rod string is considered, and the mechanical and mathematical model of the lateral vibration of the rod string of the screw pump is established based on the elastic body theory. By using the mode superposition method and considering the boundary conditions of the lateral vibration of the rod string, the mode equation of the transverse vibration of the rod string in the form of the fourth order ordinary differential equation with variable coefficients is established. Then, the integral method is used to solve the natural frequency and mode function of the transverse vibration of the rod string. The factors influencing the natural frequency are analyzed and the response model of the lateral vibration of the rod string is established. Thirdly, using the idea of finite element method for reference, the rod column is discretized into several elements, and the influence of axial end force and axial uniform force on the element stiffness is considered. By using the flexibility matrix method, the simulation model of the natural frequency of the lateral vibration of the rod column based on discrete system is established, and the natural frequency and vibration mode are solved, and the dynamic simulation model of the discrete system is established. Finally, using MATLAB and Visual Basic 6.0, a "lateral vibration simulation software for the rod string of a ground driven screw pump" is developed. The natural frequency and mode curve of the transverse vibration of the rod string of the screw pump can be simulated by using the software.
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE933.2

【參考文獻】

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本文編號：2203288