游梁式抽油機(jī)減速器箱體疲勞壽命分析.pdf

1、游梁式抽油機(jī)是采油系統(tǒng)重要的地面動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，普遍應(yīng)用于油田采油業(yè)。抽油機(jī)工作環(huán)境惡劣、工作條件多變進(jìn)而影響抽油機(jī)的性能如強(qiáng)度、剛度、動(dòng)力學(xué)特性，容易造成零部件破壞。減速器作為抽油機(jī)的重要傳動(dòng)裝置，由于驢頭懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，懸點(diǎn)載荷不規(guī)則變化，故箱體所受載荷為脈動(dòng)循環(huán)。為了驗(yàn)證減速器箱體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及不同工況下的疲勞強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求，本課題以游梁式抽油機(jī)C228漸開(kāi)線減速器為研究對(duì)象，基于有限元靜力學(xué)、多體動(dòng)力學(xué)、疲勞壽命

2、分析理論，對(duì)抽油機(jī)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以有限元仿真方法為分析手段，建立抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)和“齒輪-軸-軸承-箱體”仿真分析模型，運(yùn)用nCode對(duì)減速器箱體進(jìn)行疲勞壽命預(yù)估計(jì)算，為箱體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供可靠性標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）箱體載荷譜獲取。對(duì)抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷、減速器最大軸扭矩、帶輪施加給最小軸的壓軸力、抽油機(jī)四連桿對(duì)輸出軸產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)反力、箱體最大載荷進(jìn)行理論計(jì)算。建立抽油機(jī)地面裝置模型，并將其輸入Adams中，設(shè)定材料屬性、機(jī)構(gòu)配合關(guān)系

3、、加載時(shí)間，添加力與驅(qū)動(dòng)等建立仿真模型，提取減速器輸出軸扭矩時(shí)間歷程和每個(gè)軸承座的三個(gè)方向的載荷時(shí)間歷程。
　?。?）箱體靜力、動(dòng)力學(xué)分析。運(yùn)用Pro/E建立減速器三維實(shí)體模型以及對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)化處理，利用HyperMesh對(duì)模型進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分，賦予材料屬性；在Ansys中對(duì)減速器箱體進(jìn)行載荷施加及邊界條件約束，求解得出應(yīng)力云圖和位移云圖，最大應(yīng)力為48MPa，位置在輸出軸軸承座左側(cè)上下箱體聯(lián)接處區(qū)域，箱體Z方向上最大變形發(fā)

4、生區(qū)域?yàn)檩敵鲚S軸承座孔右上方區(qū)域，位移量為123.8μm。提取箱體前六階模態(tài)頻率，并對(duì)相應(yīng)的振型進(jìn)行評(píng)估。
　?。?）箱體疲勞壽命分析。運(yùn)用Workbench建立減速器箱體疲勞壽命分析系統(tǒng)，采用準(zhǔn)靜態(tài)方法對(duì)減速器箱體進(jìn)行18種工況單位載荷施加，在nCode中搭建箱體疲勞分析流程，結(jié)合有限元分析、材料S-N曲線和虛擬樣機(jī)仿真獲得的箱體載荷時(shí)間歷程，對(duì)減速器箱體受力載荷譜進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)并獲得18種工況的雨流統(tǒng)計(jì)圖，最終得到減速器箱