960kw鉆井泵曲軸優(yōu)化設計研究.pdf

1、960kw鉆井泵是國內外鉆井中應用最廣的鉆井泵，曲軸是整個鉆井泵的關鍵部件，并且曲軸承受著各種載荷，曲軸結構設計的不合理會使曲軸出現(xiàn)共振和斷裂。所以曲軸的受力分析和動、靜態(tài)特性是其結構設計、改進和優(yōu)化的基礎，是確保鉆井泵性能優(yōu)良的關鍵因素之一。
　　 論文以960kw鉆井泵曲軸為研究對象，分析論證了受力情況、強度、剛度、振動及結構優(yōu)化等問題，主要內容如下：
　　 (1)對曲軸進行了運動分析和受力計算。根據(jù)960kw鉆井泵

2、的基本計算參數(shù)，包括曲軸的幾何特性、理論排量和輸入功率等，對機構運動分析和部件受力計算。計算了各缸組件往復運動的慣性力、連桿力在曲軸上產生的徑向分力和切向分力、齒輪的作用力等。建立了曲軸力學分析的計算模型
　　 (2)在建立曲軸的三維模型時，通過在ANSYS10.0中直接建立模型和在PRO/E中都建立模型相對比的方法，解決了部分模型丟失的問題。在保證充分反映曲軸實際結構力學性能的前提下，對曲軸模型進行一定的簡化處理，大幅度節(jié)約運

3、算時間。在分析單元數(shù)量、質量、布局的前提下，用實體單元SOLID95建立了曲軸的有限元模型。
　　 (3)在靜態(tài)分析方面，針對曲軸的計算模型，得出了曲軸在三種工況下的應力云圖和變形云圖，以及應力最大和變形最大的危險位置。
　　 (4)在動態(tài)分析方面，對曲軸進行了模態(tài)分析和諧響應分析。在模態(tài)分析中獲取了曲軸在約束條件下的固有頻率和振型，通過諧響應分析確定在周期激勵下曲軸上不同點的最大振幅及其對應的頻率范圍，為改進曲軸提供參