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常规型抽油机动态仿真与关键部件有限元分析

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:109      更新时间:2018-11-22

                                            徐光亿,张〓力,贾存千,张立华,韩文洁
                                        (兰州理工大学机电工程学院,甘肃 兰州〓730050)
摘要:以C-456D-305-144抽油机为例,运用虚拟样机技术和ANSYS软件对其进行动态仿真及关键部件的有限元分析。首先对抽油机进行运动学分析,其次应用UG软件建立了抽油机整机三维模型,在ADAMS环境中对抽油机进行动态仿真,得到了抽油机驴头悬点、中心支撑处和横梁支撑处的仿真曲线图,并对仿真结果进行了分析;最后对游梁和连杆进行了ANSYS分析,得到了其应力应变云图,为抽油机结构优化设计提供了依据。
关键词:抽油机;ADAMS;动态仿真;ANSYS
中图分类号:TE9〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2018)10-0025-05

  目前油田所用采油设备以自主研制的常规型游梁式抽油机为主。近几十年来,随着我国石油钻采行业的快速发展,各油田采油工况日趋复杂化,井深增加,抽油机的负载增大,抽油机的故障率日趋上升。常规型抽油机的运动速度、加速度峰值、扭矩因数峰值、曲柄轴净扭矩峰值都较大,存在负扭矩、能耗大等缺点。因此,研究常规型抽油机的运动形式、动态特性以及重要部件的应力应变情况,并以此作为抽油机优化的依据具有一定的现实意义。

1〓抽油机运动学分析
   为了研究抽油机各个部位的力学特性,分析各部件受载情况,就必须清楚抽油机整机的运动规律。这不仅是后续计算、分析的前提条件,更是抽油机整机动态仿真分析的基础。常规型抽油机机构简图如图1所示。

图中符号说明:A为中心支撑至光杆中心线的距离,即游梁前臂长,mm;C为尾部支撑至中心支撑的距离,即游梁后臂长,mm;P为连杆长,mm;R为曲柄半径,mm;K为中心支撑至曲柄回转中心的距离,即基杆长度,mm;H为中心支撑至底座上平面的高度,mm;G为曲柄回转中心至底座上平面的距离,mm;I为曲柄回转中心至游梁支撑中心线的距离,mm;J为曲柄轴中心线至游梁支撑中心线的距离,mm;θ为曲柄转角,从井口向右侧观察,曲柄

图1〓常规型抽油机机构运动简图

顺时针方向旋转时偏离其竖直向上位置的转角,rad;α为连杆与曲柄之间的夹角,rad;β为连杆与尾部支撑和中心支撑连线的夹角,即传动角,rad;χ为尾部支撑和中心支撑连线与曲柄轴中心线和游梁支撑中心线连线的夹角,rad;ψ为尾部支撑和中心支撑连线与中心支撑和曲柄回转中心连线的夹角,rad;ρ为中心支撑和曲柄回转中心连线与曲柄轴中心线和游梁支撑中心线连线的夹角,rad;θK为中心支撑和曲柄回转中心连线与曲柄之间的夹角,由中心支撑和曲柄回转中心连线到曲柄沿曲柄旋转方向度量,rad;为中心支撑和曲柄回转中心连线与零度线的夹角,由中心支撑和曲柄回转中心连线到曲柄沿曲柄旋转的方向度量,rad。


......


作者简介:徐光亿(1990—),男,河南新乡人,兰州理工大学硕士研究生, 主要研究方向为钻采机械结构优化设计。

文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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