本文關(guān)鍵詞：游梁式抽油機(jī)尾部支撐結(jié)構(gòu)的分析研究

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【摘要】：在油田有桿抽油設(shè)備中,常規(guī)型游梁式抽油機(jī)的使用最為廣泛。隨著我國(guó)自主研制的常規(guī)型游梁式抽油機(jī)大量出口國(guó)外,在油田使用過(guò)程中顯露出了諸如整機(jī)壽命低于設(shè)計(jì)壽命、驢頭懸點(diǎn)擺動(dòng)等問(wèn)題。而美國(guó)著名Lufkin石油公司生產(chǎn)的常規(guī)型游梁式抽油機(jī)并不存在上述問(wèn)題,對(duì)比兩類抽油機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)主要區(qū)別在于尾部支撐,因此兩類不同結(jié)構(gòu)尾部支撐的對(duì)比分析對(duì)改善和提高我國(guó)游梁式抽油機(jī)整機(jī)性能有重大意義。首先以C-456D-305-144常規(guī)型游梁式抽油機(jī)為例,根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理,建立抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,得到作用在尾部支撐軸的動(dòng)態(tài)載荷。其次,對(duì)游梁式抽油機(jī)尾部支撐做多體靜力學(xué)分析,確定兩類結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力和應(yīng)變位置為軸承與軸接觸處;根據(jù)Hertz接觸理論以及軸承的不同參數(shù),獲得雙列調(diào)心滾子軸承和無(wú)內(nèi)圈滾針軸承的力學(xué)基礎(chǔ)模型,依據(jù)其動(dòng)態(tài)載荷得到兩種軸承的載荷分布以及在運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的徑向位移變化。再次,采用ANSYS-PDS和ANSYS/FE-SAFE模塊對(duì)兩種結(jié)構(gòu)的軸分別做疲勞分析與可靠性分析,得出“Lufkin”結(jié)構(gòu)的尾部支撐疲勞壽命較長(zhǎng);可靠性方面:雖然二者可靠度均為1,但“蘭石”結(jié)構(gòu)的尾部支撐軸存在安全隱患。最后,建立“蘭石”結(jié)構(gòu)和“Lufkin”結(jié)構(gòu)整機(jī)的虛擬樣機(jī)模型,利用ADAMS軟件,對(duì)抽油機(jī)工作的真實(shí)工況進(jìn)行模擬仿真分析。結(jié)果表明:1.沖程方面:“Lufkin”結(jié)構(gòu)較“蘭石”結(jié)構(gòu)提高17.6%;游粱支撐受力較“蘭石”結(jié)構(gòu)減小20%,變化曲線穩(wěn)定;2.懸點(diǎn)豎直載荷方面:“Lufkin”結(jié)構(gòu)較“蘭石”結(jié)構(gòu)提高0.48%;而影響懸點(diǎn)擺動(dòng)的游梁方向載荷“蘭石”結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)大于“Lufkin”結(jié)構(gòu);3.尾部支撐的ADAMS分析也表明軸向位移方面無(wú)內(nèi)圈滾針軸承小于雙列調(diào)心滾子軸承。可見,游梁式抽油機(jī)在尾部支撐結(jié)構(gòu)上:“Lufkin”結(jié)構(gòu)優(yōu)于“蘭石”結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：游梁式抽油機(jī)尾部支撐 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 軸承 疲勞 可靠性 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE933.1
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-14
• 第1章 緒論14-21
• 1.1 課題的背景及意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外抽油機(jī)尾部支撐的發(fā)展現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)抽油機(jī)尾部支撐的發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 國(guó)外抽油機(jī)尾部支撐的發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.3 論文的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.3.1 論文的研究?jī)?nèi)容19
• 1.3.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 第2章 游梁式抽油機(jī)尾部支撐的動(dòng)力學(xué)分析21-33
• 2.1 游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)21-22
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)組成21
• 2.1.2 性能參數(shù)21-22
• 2.2 游梁式抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析22-27
• 2.2.1 幾何結(jié)構(gòu)分析22-25
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)分析25-27
• 2.3 尾部支撐的動(dòng)力學(xué)分析27-32
• 2.3.1 影響尾部支撐運(yùn)動(dòng)部件的慣性力計(jì)算27-30
• 2.3.2 尾部支撐軸上集中載荷的計(jì)算30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 游梁式抽油機(jī)尾部支撐軸承的接觸力學(xué)特性分析33-45
• 3.1 兩類尾部支撐結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析33-35
• 3.2 基于Hertz理論的接觸力學(xué)特性問(wèn)題的求解35-39
• 3.2.1 Hertz接觸問(wèn)題及假設(shè)35
• 3.2.2 接觸的兩種情況及應(yīng)力分布35-36
• 3.2.3 接觸類型的確定36-39
• 3.3 游梁式抽油機(jī)尾部支撐軸承的動(dòng)載及位移分析39-44
• 3.3.1 運(yùn)動(dòng)分析39-41
• 3.3.2 尾部軸承的載荷分析41-43
• 3.3.3 尾部軸承的位移分析43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 游梁式抽油機(jī)尾部支撐軸的疲勞與可靠性分析45-63
• 4.1 游梁式抽油機(jī)尾部支撐軸的有限元分析45-52
• 4.1.1 模態(tài)分析45-48
• 4.1.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析48-52
• 4.2 游梁式抽油機(jī)尾部支撐軸的疲勞分析52-55
• 4.2.1 疲勞累積損傷理論52-53
• 4.2.2 ANSYS/FE-SAFE軟件的理論基礎(chǔ)53
• 4.2.3 游梁式抽油機(jī)尾部支撐軸的ANSYS/FE-SAFE加載與結(jié)果分析53-55
• 4.3 尾部支撐軸可靠性分析55-62
• 4.3.1 Monte-Carlo概率有限元法56
• 4.3.2 抽樣方法的選取56
• 4.3.3 極限狀態(tài)方程56-57
• 4.3.4 ANSYS概率設(shè)計(jì)分析步驟57
• 4.3.5 游梁式抽油機(jī)尾部支撐軸的ANSYS-PDS概率有限元分析57-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 游梁式抽油機(jī)的多體動(dòng)力學(xué)分析63-72
• 5.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)在石油機(jī)械中的應(yīng)用63
• 5.2 游梁式抽油機(jī)整機(jī)虛擬樣機(jī)的建立63-66
• 5.2.1 前提與說(shuō)明63
• 5.2.2 三維模型的建立63-64
• 5.2.3 添加約束及接觸64-65
• 5.2.4 添加驅(qū)動(dòng)及外力65-66
• 5.3 游梁式抽油機(jī)整機(jī)的多體動(dòng)力學(xué)仿真分析66-71
• 5.3.1 整機(jī)的仿真分析66-69
• 5.3.2 游梁式抽油機(jī)尾部支撐的仿真分析69-70
• 5.3.3 結(jié)果對(duì)比分析70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 結(jié)論72-73
• 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-79
• 附錄B Matlab計(jì)算文件79-83
• 附錄C 尾部支撐軸可靠性分析命令流83-88

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