F-1000钻井泵设计计算与仿真分析

论文摘要

F-1000钻井泵为卧式三缸单作用往复活塞泵,长冲程、低冲数,小体积,拆装方便,但现场恶劣的工作环境,令一些主要的零部件容易损坏,因此本文利用数值模拟方法,对这些零件进行仿真分析,找出部件的应力分布情况,发现薄弱环节,为减轻钻井泵重量、降低成本、均衡整机应力提供必要的改进设计依据,可以缩短研制周期,具有很现实的工程意义。文章首先通过查找阅读相关文献资料,对钻井泵进行运动和受力分析,总结出F-1000钻井泵动力端和液力端的基本计算理论,利用EXCEL计算出主要零部件在各种工况下的受力值,对比总结出最恶劣工况为?1 70 ?1 6.6mm,为ANSYS有限元分析提供数值分析依据;并计算轴承寿命;其次,针对钻井泵结构复杂,利用SolidWorks软件对主要零部件传动轴,曲轴,连杆,十字头,中间拉杆,活塞杆,机架,阀箱进行三维建模;最后,将零件的三维实体导入ANSYS软件中,分别仿真分析曲轴、连杆、十字头、中间拉杆、活塞杆在正常工况和极限工况?1 70 ? 34.5mm,阀箱在最大设计工作压力34.5MPa和最大试验压力52MPa,以及钻井泵机架在正常工况下的应力情况,验证了零件所承受的应力均能够满足强度要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钻井泵简介
• 1.2 本文研究目的与意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 F-1000 钻井泵的计算理论
• 2.1 三缸单作用往复泵的流量及流量曲线
• 2.1.1 平均流量
• 2.1.2 实际平均流量
• 2.1.3 瞬时流量
• 2.1.4 流量不均度
• 2.1.5 流量曲线
• 2.2 F-1000 钻井泵的运动分析
• 2.2.1 活塞—十字头部分运动分析
• 2.2.2 连杆运动分析
• 2.3 F-1000 钻井泵的受力分析
• 2.3.1 活塞—十字头和连杆的受力分析
• 2.3.2 曲轴受力分析
• 2.3.3 小齿轮受力分析
• 2.3.4 主轴承座受力分析
• 2.3.5 传动轴受力分析
• 2.4 F-1000 钻井泵计算实例
• 2.5 F-1000 钻井泵轴承寿命计算
• 2.5.1 十字头销轴承
• 2.5.2 偏心轮（连杆大端）轴承
• 2.5.3 主轴承
• 2.5.4 传动轴轴承
• 第三章 F-1000 钻井泵的三维实体建模
• 第四章 F-1000 钻井泵动力端主要零件的仿真分析
• 4.1 曲轴
• 4.1.1 有限元计算
• 4.1.2 极限工况下曲轴有限元计算
• 4.2 连杆
• 4.2.1 有限元计算
• 4.2.2 极限工况下连杆有限元计算
• 4.3 十字头
• 4.3.1 有限元计算
• 4.3.2 极限工况下十字头有限元计算
• 第五章 F-1000 钻井泵液力端主要零件的仿真分析
• 5.1 中间拉杆
• 5.1.1 有限元计算
• 5.1.2 极限工况下中间拉杆有限元计算
• 5.1.3 中间拉杆稳定性校核
• 5.2 活塞杆
• 5.2.1 有限元计算
• 5.2.2 极限工况下活塞杆有限元计算
• 5.2.3 活塞杆稳定性校核
• 5.3 阀箱
• 5.3.1 最大设计压力时有限元计算
• 5.3.2 最大试验压力时有限元计算
• 5.4 机架
• 5.4.1 机架受力分析
• 5.4.2 机架有限元计算
• 结论
• 参考文献
• 攻读工程硕士学位期间取得的成果
• 致谢