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                                                                                  钻井泵机架的静动态有限元分析

                                                                                  来源:作者:本站


                                                                                  作者:张庆元
                                                                                  摘要:本文应用SAP5/LISA结构分析程序aaa,对F1300型三缸泵机架的强度、刚度和固有振动特性进行了有限元分析aaa,获得了机架在额定载荷作用下各部位的应力和变形的分布规律aaa,及自由振动时的最小几阶模态频率和模态振型aaa。计算结果表明aaaaa,整个机架结构应力、变形不均匀aaa,强度、刚度富余aaaa。振型分析表明aaaaa,机架结构只是泵头和泵尾开口部位动刚度偏弱aaaa,而泵中部和内部则刚度过剩aaaaa,泵体的质量和刚度分布不合理aaaa。为F1300型钻井泵的改造、进行动态特性分析和动态设计提供了必要的依据aaaa。
                                                                                  关键词:钻井泵aaaa; 机架aaa; 强度分析aaa; 刚度分析aaa; 模态分析aaaaa; 动特性分析aaaaa; 有限元法
                                                                                  1 前 言
                                                                                  F1300型三缸单作用钻井泵aaaaa,是宝鸡石油机械厂为了满足油田高泵压和大排量钻井工艺的需求aaaa,类比美国EMSCO泵自行设计制造的aaa。它缺少必要的理论计算依据aaa,不能完全适应高压喷射钻井工艺的发展对泵的抗振性提出的高要求aaaaa。为了全面了解F1300型三缸泵机架的应力水平和刚度分布情况aaa,发现薄弱环节和过剩部位aaaa,为减轻重量、降低成本、均衡整机应力与刚度提供必要的改进设计依据aaa,我们进行了静力有限元计算aaaaa。
                                                                                  在静力分析的基础上aaa,我们还对机架的固有振动特性进行了分析aaa,目的在于全面了解泵的动刚度的分布aaaaa,发现动刚度的薄弱环节和过剩部位aaaa,对泵体的改造进行动态特性分析与动态设计aaaa,使泵体的质量和刚度有一个合理的分布aaaa,进一步改善泵的动态特性aaaa,提高其抗振性能aaaa,全面提高泵的质量aaaaa,延长泵的使用寿命aaaaa。
                                                                                  2 机架力学计算模型
                                                                                  F1300型三缸泵采用钢板组焊结构aaa。整个机架结构由左右两块主墙板、前墙板、前底板、前联接板、顶板一、顶板二、顶板三、上、下支承板、横墙板(Ⅰ)、横墙板(Ⅱ)、上横板、底板—~四和两根座架梁组成aaaa。机架内部由于结构上的需要aaaa,沿x和z方向有支承筋、加强筋和型钢等零部件aaaa。在两块主墙板的主、被动轴承孔处分别焊接有铸钢轴承座aaaaa。机架结构计算模型简图见图1aaa。

                                                                                  2.1 机架结构的离散
                                                                                  钻井泵机架是由钢板组焊而成的aaaaa,可以按板壳单元计算aaaaa;主、被动轴承座简化为厚圆环结构aaaa,按三维8~21节点块元计算aaa;支承筋、型钢和两根座架梁按空间梁单元计算aaa,并从属于相应的主节点aaa;圆环结构和板壳结构的弱连接采用罚单元处理aaa;倾斜板单元节点的第6个自由度用边界弹簧单元处理aaa。整个机架结构分成12批1331个板壳单元aaaa,2批141个空间梁单元aaaaa,56个三维块元aaaaa,46个罚单元和182个边界弹簧单元aaa,总计1797个节点aaa。离散后机架结构单元网格图和结构坐标系见图2aaa。

                                                                                  2.2 载荷工况和机架受力的简化
                                                                                  2.2.1 前墙板受力
                                                                                  "/">上一页12345下一页
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