游梁式抽油机减速箱传动系统动态仿真

论文摘要

游梁式抽油系统是最广泛的有杆抽油系统。减速箱是游梁式抽油系统的关键部位之一。游梁式抽油机减速箱曲柄轴扭矩大,并且存在较大波动和负扭矩,导致减速箱传动系统产生振动,并造成能量损失和传动效率降低。因此,研究游梁式抽油机减速箱传动系统动态与传动效率仿真模型,对于深入研究游梁式抽油系统动态仿真模型,提高系统效率仿真模型的精度具有重要的学术价值。本文主要展开了以下几个方面研究:应用Pro/E完成了53 kN.m游梁式抽油机减速箱的实体建模,为传动系统动态仿真力学模型中的集中质量、刚度等参数的数学建模奠定了基础。将齿轮简化为集中质量圆盘,将齿轮轴简化为弹性体,并考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼以及外部激励载荷的综合影响,建立了梁式抽油机减速箱传动系统扭转振动的力学模型与数学模型。在减速箱传动系统扭转振动力学模型的基础上,考虑传动轴弯曲变形对减速箱传动系统扭转振动的影响,建立了游梁式抽油机减速箱传动系统弯曲-扭转耦合振动的力学模型与数学模型。以减速箱传动系统扭转振动、弯曲-扭转耦合振动的力能参数仿真结果为基础,建立了减速箱传动系统传动效率的仿真模型。利用Matlab R2007编程,采用子空间迭代法求得了系统的固有频率,同时对此系统的扭转振动与弯-扭耦合振动的模态响应、稳态响应进行了求解并分析比较了啮合刚度、啮合阻尼及外载荷对它们的影响。最后对两种模型的传动效率进行了仿真计算,证明了在扭转振动中传动轴的弯曲变形对其影响不能忽略。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 齿轮系统动力学研究的基本内容及方法
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 齿轮系统模型的建立与分析
• 1.2.3 齿轮系统动力学研究的主要内容
• 1.3 国内外齿轮系统动力学研究的现状及发展
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 减速箱传动系统扭转振动仿真模型
• 2.1 概述
• 2.1.1 减速箱结构与组成
• 2.1.2 减速箱传动系统示意图
• 2.1.3 减速箱传动系统的振动激励
• 2.2 减速箱传动系统扭转振动力学模型
• 2.3 减速箱传动系统扭转振动数学模型
• 2.3.1 齿轮啮合刚度和传动轴扭转刚度
• 2.3.2 各集中质量圆盘的等效转动惯量
• 2.3.3 齿轮啮合阻尼和传动轴扭转阻尼系数
• 2.3.4 激励载荷
• 2.4 减速箱传动系统扭转振动数学模型的无量纲化
• 2.5 仿真算法
• 2.5.1 系统固有频率与主振型求解
• 2.5.2 微分方程组的求解
• 2.6 减速箱传动系统扭转振动的效率计算
• 2.7 本章小结
• 第3章 减速箱传动系统横向与扭转耦合振动仿真模型
• 3.1 减速箱传动系统横向与扭转耦合振动力学模型
• 3.2 减速箱传动系统横向与扭转耦合振动数学模型
• 3.2.1 传动轴弯曲刚度的计算
• 3.2.2 传动轴弯曲阻尼的计算
• 3.3 减速箱传动系统横向与扭转耦合振动模型无量纲化
• 3.4 仿真算法
• 3.5 减速箱传动系统横向与扭转耦合振动系统效率计算
• 3.6 本章小结
• 第4章 减速箱传动系统动态仿真实例分析
• 4.1 曲柄轴等效转动惯量及系统参数
• 4.1.1 曲柄轴等效转动惯量
• 4.1.2 减速箱传动系统其它参数
• 4.2 系统固有特性
• 4.3 系统动态响应
• 4.3.1 模态响应
• 4.3.2 稳态响应
• 4.4 减速箱传动效率的仿真结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介