電動潛油螺桿泵減速裝置優(yōu)化設計及虛擬建模.pdf

1、隨著石油工業(yè)的發(fā)展，井下驅(qū)動采油系統(tǒng)得到廣泛重視，由于受到管徑的限制，實現(xiàn)大扭矩成為國內(nèi)一直沒有徹底解決的難題。該系統(tǒng)需要的是高速電機驅(qū)動、大扭矩的螺桿泵輸出，所以需要一套減速系統(tǒng)實現(xiàn)增大扭矩、降低轉(zhuǎn)速。本文通過對比分析選擇傳動比較大的2K-H類雙級行星齒輪傳動作為螺桿泵井下減速傳動裝置。論文主要研究內(nèi)容如下：
　　根據(jù)采油環(huán)境的要求進行減速系統(tǒng)方案的設計，確定采用具有徑向尺寸小、傳動范圍大的2K-H類雙級行星齒輪傳動作為螺桿泵井

2、下驅(qū)動裝置。
　　綜合考慮螺桿泵定子和轉(zhuǎn)子之間的初始配合過盈量、定子橡膠的熱脹以及定子橡膠在油液中溶脹等因素的影響，利用ANSYS有限元分析工具，模擬定子和轉(zhuǎn)子的接觸狀態(tài)，改進了定子和轉(zhuǎn)子之間摩阻扭矩的計算方法，提高了螺桿泵輸入扭矩計算精度。
　　將電動潛油螺桿泵的驅(qū)動及傳動系統(tǒng)簡化為單自由度剛性轉(zhuǎn)子動力學系統(tǒng)，建立了其啟動過程動力學仿真模型。分析結(jié)果表明，電動潛油螺桿泵減速器輸出扭矩的動載系數(shù)可選1.6左右，在電動潛油螺桿

3、泵傳動系統(tǒng)零部件的結(jié)構(gòu)設計中是不可忽略的因素。
　　以減速器體積最小為減速器傳動參數(shù)優(yōu)化設計的目標函數(shù)，綜合減速器傳動約束與強度約束，建立了減速器傳動參數(shù)優(yōu)化設計的數(shù)學模型。應用MATLAB優(yōu)化工具箱完成了φ138mm套管內(nèi)、傳遞功率10kW、傳動比為10的減速器傳動參數(shù)的優(yōu)化設計。
　　采用ANSYS對減速器關鍵元件及齒輪嚙合接觸狀態(tài)分析，校核零件強度及齒輪在嚙合過程中的應力。在其計算結(jié)果基礎上，最終確定減速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)并