發(fā)布時間：2019-09-04 15:13

【摘要】：為了解螺桿鉆具試驗(yàn)臺機(jī)架的結(jié)構(gòu)和動態(tài)特性,避免工作過程中機(jī)架的變形損壞,針對某企業(yè)試驗(yàn)臺機(jī)架進(jìn)行有限元分析。利用UG對機(jī)架進(jìn)行三維建模,將模型導(dǎo)入ANSYS Workbench,利用Static Structural模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析。結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析得出的應(yīng)力結(jié)果作為模態(tài)分析的結(jié)構(gòu)參數(shù),進(jìn)一步利用Modal模塊進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。分析得出了在螺桿鉆具工作過程中機(jī)架的受力變形,得出了機(jī)架的前6階固有頻率和相應(yīng)的固有振型,同時分析了各階振型的振動特點(diǎn)。分析結(jié)果顯示該企業(yè)螺桿鉆具試驗(yàn)臺機(jī)架采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),具有足夠的強(qiáng)度,可以滿足試驗(yàn)要求。通過計(jì)算外激勵源的頻率,發(fā)現(xiàn)其遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)架的第一階固有頻率,說明了機(jī)架不會與外激勵源發(fā)生共振。
【圖文】：

m，跨度為1．2m，分成四段，主要承載12個部件。由于每段結(jié)構(gòu)類似，取圖1最左側(cè)一段機(jī)架(包括電磁渦流制動器、增速箱、磁粉制動器三個部件)進(jìn)行有限元分析，如圖2所示。螺桿鉆具試驗(yàn)臺的扭矩加載和測試范圍為0～25000N·m，若按最大扭矩25000N·m等效作用于跨度為1．2m的機(jī)架上計(jì)算，等效集中力為25000N·m/1．2=20833.3N。設(shè)定機(jī)架上的部件與機(jī)架左側(cè)的有效接觸面積均為0．4×0．2=0．08m2，機(jī)架左側(cè)的有效接觸面積共0．96m2，左側(cè)等效的均布力為21701.4N/m2，機(jī)架右側(cè)和左側(cè)的均布力大小相等、方向相反。圖1試驗(yàn)臺機(jī)架的布局1電磁渦流制動器2增速箱3、4磁粉制動器5轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器6分水傳動總成7手動鉗座8推拉機(jī)構(gòu)9螺桿鉆具10液壓鉗座11進(jìn)水接頭12液壓站圖2機(jī)架的三維模型模型導(dǎo)出格式為IGES，導(dǎo)入到ANSYSWork-bench中，選擇自動劃分法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸設(shè)置為10mm。網(wǎng)格劃分的結(jié)果是節(jié)點(diǎn)數(shù)101595個，單元數(shù)62060個，如圖3。接下來施加載荷和約束。由于機(jī)架固定在水泥地基上，故對機(jī)架底部施加固定約束。在三個部件與機(jī)架的接觸位置均施加均布力，接觸位置的右側(cè)與左側(cè)均布力大小相等、方向相反，如圖4。圖3機(jī)架的網(wǎng)格劃分圖4機(jī)架的邊界條件3．結(jié)果分析施加載荷和約束后，進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的后處理。在Mechanical-Solution中選擇等效應(yīng)力、等效應(yīng)變和總變形進(jìn)行求解，得到應(yīng)力、應(yīng)變和總變形的云圖如圖5、圖6、圖7所示。圖5機(jī)架總變形云圖圖6機(jī)架等效應(yīng)變云圖圖7機(jī)架等效應(yīng)力云圖查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知，厚度在16～60mm之間的Q235鋼的屈服強(qiáng)度為225MPa，抗拉強(qiáng)度為370·30·鉆采工藝DＲILLING＆PＲODUCTIONTECHNOLOGY2017年1月Jan．2017

m，跨度為1．2m，，分成四段，主要承載12個部件。由于每段結(jié)構(gòu)類似，取圖1最左側(cè)一段機(jī)架(包括電磁渦流制動器、增速箱、磁粉制動器三個部件)進(jìn)行有限元分析，如圖2所示。螺桿鉆具試驗(yàn)臺的扭矩加載和測試范圍為0～25000N·m，若按最大扭矩25000N·m等效作用于跨度為1．2m的機(jī)架上計(jì)算，等效集中力為25000N·m/1．2=20833.3N。設(shè)定機(jī)架上的部件與機(jī)架左側(cè)的有效接觸面積均為0．4×0．2=0．08m2，機(jī)架左側(cè)的有效接觸面積共0．96m2，左側(cè)等效的均布力為21701.4N/m2，機(jī)架右側(cè)和左側(cè)的均布力大小相等、方向相反。圖1試驗(yàn)臺機(jī)架的布局1電磁渦流制動器2增速箱3、4磁粉制動器5轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器6分水傳動總成7手動鉗座8推拉機(jī)構(gòu)9螺桿鉆具10液壓鉗座11進(jìn)水接頭12液壓站圖2機(jī)架的三維模型模型導(dǎo)出格式為IGES，導(dǎo)入到ANSYSWork-bench中，選擇自動劃分法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸設(shè)置為10mm。網(wǎng)格劃分的結(jié)果是節(jié)點(diǎn)數(shù)101595個，單元數(shù)62060個，如圖3。接下來施加載荷和約束。由于機(jī)架固定在水泥地基上，故對機(jī)架底部施加固定約束。在三個部件與機(jī)架的接觸位置均施加均布力，接觸位置的右側(cè)與左側(cè)均布力大小相等、方向相反，如圖4。圖3機(jī)架的網(wǎng)格劃分圖4機(jī)架的邊界條件3．結(jié)果分析施加載荷和約束后，進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的后處理。在Mechanical-Solution中選擇等效應(yīng)力、等效應(yīng)變和總變形進(jìn)行求解，得到應(yīng)力、應(yīng)變和總變形的云圖如圖5、圖6、圖7所示。圖5機(jī)架總變形云圖圖6機(jī)架等效應(yīng)變云圖圖7機(jī)架等效應(yīng)力云圖查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知，厚度在16～60mm之間的Q235鋼的屈服強(qiáng)度為225MPa，抗拉強(qiáng)度為370·30·鉆采工藝DＲILLING＆PＲODUCTIONTECHNOLOGY2017年1月Jan．2017
【作者單位】： 貴州師范大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院;貴州高峰石油機(jī)械股份有限公司;
【分類號】：TE921

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 郭金龍;王維新;李霞;李文春;王志窮;湯明軍;;振動深松機(jī)機(jī)架的有限元分析[J];中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào);2016年07期

2 劉哲;張立新;胡蓉;焦玉聰;趙家偉;;基于ANSYS的采摘頭摘錠座管傳動軸有限元分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程;2015年11期

3 張倩倩;李曉;王剛;薛克敏;;6300kN多向模鍛液壓機(jī)機(jī)架的模態(tài)分析[J];精密成形工程;2011年03期

4 王春陽;黃繼慶;陸天明;李明謙;駱建勇;;螺桿鉆具整機(jī)性能試驗(yàn)研究[J];鉆采工藝;2010年01期

5 張強(qiáng);何成剛;常煥強(qiáng);;不同流量下螺桿鉆具特性分析及預(yù)測[J];石油天然氣學(xué)報(bào);2007年06期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 魯彥志;胡蓉;趙家偉;;采棉機(jī)摘錠錐齒輪副疲勞壽命預(yù)測仿真分析[J];機(jī)械;2017年02期

2 孫長峰;楊增輝;羅國宇;張亞昌;徐衛(wèi)平;;螺桿鉆具試驗(yàn)臺機(jī)架的結(jié)構(gòu)與振動分析[J];鉆采工藝;2017年01期

3 丁瑞華;;深松機(jī)耕地深度測量監(jiān)控系統(tǒng)研究[J];中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào);2017年01期

4 黃玉文;張德龍;;Ф89mm等壁厚螺桿鉆具實(shí)驗(yàn)分析[J];探礦工程(巖土鉆掘工程);2016年11期

5 程道俊;李金穎;張江濤;;1000MW(100%)超臨界鍋爐給水泵筒體結(jié)構(gòu)有限元分析[J];新技術(shù)新工藝;2016年07期

6 葛敏;李海濤;李江國;;CWFP12500 kN冷鍛壓力機(jī)有限元模態(tài)分析[J];鍛壓技術(shù);2015年10期

7 韓文佳;畢大森;李森;劉玉民;;ZS-THP29-6300液壓機(jī)機(jī)身的有限元模態(tài)分析[J];重型機(jī)械;2014年06期

8 徐優(yōu)富;張忠強(qiáng);方華良;;復(fù)合鉆井技術(shù)在勝利淺海埕北區(qū)塊的應(yīng)用[J];海洋石油;2014年01期

9 王可;王斌;孫興偉;;螺桿鉆具馬達(dá)檢測方法的研究[J];機(jī)床與液壓;2013年17期

10 張建民;宋繼順;李森;;復(fù)合材料液壓機(jī)偏載預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)分析[J];天津理工大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬華永;王衛(wèi)兵;馮靜安;翟慶鐘;;基于ANSYS的茬地免耕播種機(jī)機(jī)架有限元分析[J];農(nóng)機(jī)化研究;2014年04期

2 王東偉;尚書旗;韓坤;;4HJL-2型花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年14期

3 王艷曉;徐良;梅益;;山地小型玉米播種機(jī)機(jī)架有限元模態(tài)分析[J];農(nóng)機(jī)化研究;2013年06期

4 李耀明;孫朋朋;龐靖;徐立章;;聯(lián)合收獲機(jī)底盤機(jī)架有限元模態(tài)分析與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年03期

5 陳樹人;韓紅陽;盧強(qiáng);;4LZ-2.0型聯(lián)合收獲機(jī)割臺模態(tài)分析[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2012年S1期

6 張智泓;佟金;陳東輝;孫霽宇;馬云海;;不同材質(zhì)仿生凸齒鎮(zhèn)壓器滾動件的模態(tài)分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年13期

7 楊俊哲;;基于Workbench多傾角型振動篩的模態(tài)分析[J];煤炭學(xué)報(bào);2012年S1期

8 張娜娜;趙勻;劉宏新;;高速水稻插秧機(jī)車架的輕量化設(shè)計(jì)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年03期

9 權(quán)龍哲;佟金;曾百功;陳東輝;;玉米根茬收獲系統(tǒng)的有限元模態(tài)分析與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2011年11期

10 李小利;孫文磊;龔睫凱;付長兵;郭健;;采棉機(jī)摘錠座管傳動系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年11期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 萬朝暉;螺桿鉆具工作特性和結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析研究[J];石油機(jī)械;2001年10期

2 王鴻膺,張彥廷,許樹利;螺桿鉆具逆向檢測方法的研究[J];石油機(jī)械;2003年10期

3 李明謙;黃繼慶;;螺桿鉆具的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展建議[J];石油機(jī)械;2006年05期

4 陳湖濱;劉同富;裴建忠;張令存;;影響螺桿鉆具工作壽命的使用因素分析[J];鉆采工藝;2007年01期

5 張玉英;王永宏;;中空轉(zhuǎn)子螺桿鉆具工作特性分析[J];石油礦場機(jī)械;2007年09期

6 張強(qiáng);何成剛;常煥強(qiáng);;不同流量下螺桿鉆具特性分析及預(yù)測[J];石油天然氣學(xué)報(bào);2007年06期

7 劉小虎;緱曉軍;關(guān)小虎;;模擬溫度場的螺桿鉆具試驗(yàn)裝置方案設(shè)計(jì)[J];石油礦場機(jī)械;2008年08期

8 王世峰;;螺桿鉆具常見失效形式及原因分析[J];硅谷;2008年17期

9 宗良;;預(yù)輪廓螺桿鉆具研制成功[J];石油鉆采工藝;2008年05期

10 左運(yùn)峰;周文華;檀驚濤;閆光;;降低螺桿鉆具失效的現(xiàn)場技術(shù)措施[J];石油鉆采工藝;2009年S2期

相關(guān)會議論文 前3條

1 郭建莊;任武;劉鑫;華建軍;;陶瓷螺桿鉆具轉(zhuǎn)子的開發(fā)與應(yīng)用[A];2009年石油裝備學(xué)術(shù)研討會論文專輯[C];2009年

2 張明岐;程小元;潘志福;;石油螺桿鉆具等壁厚定子的電解加工技術(shù)[A];第14屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

3 黃顯萍;韓傳軍;李永斌;;螺桿鉆具傳動軸的強(qiáng)度分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)裝備及應(yīng)用技術(shù)研討會論文集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 ;我國第一臺空氣螺桿鉆具在這里誕生[N];科技日報(bào);2004年

2 記者 張貴志;螺桿鉆具市場刮旋風(fēng)[N];中國石油報(bào);2000年

3 記者 張貴志;大港中成螺桿鉆具銷量猛增[N];中國石油報(bào);2003年

4 記者　張貴志 通訊員　趙飚;大港中成螺桿鉆具供不應(yīng)求[N];中國石油報(bào);2006年

5 記者　張貴志 通訊員　趙飚;大港中成螺桿鉆具進(jìn)入中海油市場[N];中國石油報(bào);2006年

6 記者 韓辛;螺桿鉆具龍崗“發(fā)力”[N];中國石油報(bào);2007年

7 本報(bào)記者 張貴志;服務(wù)中國第一鉆[N];中國石油報(bào);2003年

8 通訊員 李明謙;渤海裝備中成機(jī)械公司預(yù)輪廓螺桿鉆具填補(bǔ)國內(nèi)空白[N];中國石油報(bào);2008年

9 通訊員李長旺 奧文勇;渤海裝備預(yù)輪廓螺桿鉆具通過集團(tuán)公司鑒定[N];中國石油報(bào);2010年

10 記者魏志強(qiáng) 特約記者趙飆;預(yù)輪廓螺桿鉆具助力鉆井提速[N];中國石油報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李志剛;井下近鉆頭測量與無線短傳技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙娜;螺桿鉆具馬達(dá)線型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2016年

2 葛偉哲;螺桿鉆具工作參數(shù)測量模塊設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

3 劉祥猛;螺桿式井下增壓提速裝置研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

4 羅凱佳;螺桿鉆具殼體聯(lián)接螺紋的強(qiáng)度分析及優(yōu)化[D];長江大學(xué);2016年

5 盛治新;螺桿鉆具生產(chǎn)線系統(tǒng)信息的智能化管理研究[D];長江大學(xué);2016年

6 陳治;預(yù)輪廓螺桿鉆具馬達(dá)設(shè)計(jì)分析研究[D];長江大學(xué);2016年

7 趙永昌;螺桿鉆具性能試驗(yàn)自動測試系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

8 劉德;油潤滑螺桿鉆具傳動軸總成的優(yōu)化改進(jìn)[D];西安石油大學(xué);2016年

9 張葆;空氣螺桿鉆具螺桿襯套副設(shè)計(jì)研究[D];中國石油大學(xué);2008年

10 衛(wèi)增杰;中短半徑水平井螺桿鉆具力學(xué)性能分析[D];西南石油學(xué)院;2005年

本文編號：2531834