抽油機(jī)整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力ANSYS分析

2017-03-07 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一、工程背景

“單曲柄倍程抽油機(jī)”是為了滿足低產(chǎn)量油井開發(fā)的一種新型抽油機(jī),這種抽油機(jī)工作狀態(tài)完全不同于現(xiàn)有的游梁式抽油機(jī),原來很多成熟的配套技術(shù)都無法直接應(yīng)用。

經(jīng)大慶油田采油三廠技術(shù)人員的研究和實(shí)驗(yàn),已取得一定成效,但離工程推廣應(yīng)用還有相當(dāng)大的差距。委托我校完成的“單曲柄倍程抽油機(jī)設(shè)計(jì)理論及實(shí)驗(yàn)研究”項(xiàng)目,使抽油機(jī)整體結(jié)構(gòu)和零部件、傳動(dòng)系統(tǒng)、柔性抽油桿柱、柔性傳動(dòng)體和吊卡具產(chǎn)品,具有設(shè)計(jì)理論支承和科學(xué)依據(jù),從而確保這些產(chǎn)品能夠更好的工作,為工程推廣應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、力學(xué)模型

曲柄和牽引帶結(jié)構(gòu)的位置隨時(shí)間變化,屬于機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題,作用在主軸、懸臂輪軸、左右輪軸、銷軸等部件的載荷通過公式計(jì)算求出。

細(xì)長部件處理成具有實(shí)際橫截面幾何特征的梁結(jié)構(gòu),采用BEAM188單元離散;二維特征比較明顯的部件處理成板殼結(jié)構(gòu),采用SHELL93單元離散;復(fù)雜的三維部件處理成空間結(jié)構(gòu),采用SOLID185單元離散。經(jīng)過簡化和離散,該抽油機(jī)結(jié)構(gòu)的有限元模型是一個(gè)由梁、板殼、實(shí)體組成的混合單元模型。采用多點(diǎn)約束方法,對(duì)不同單元類型進(jìn)行連接。

三、分析計(jì)算與結(jié)果

在懸點(diǎn)載荷為3kN~20kN作用下,機(jī)座、機(jī)身主體的位移和應(yīng)力都較小,而機(jī)身橫支架與懸臂結(jié)構(gòu)都比較大;從整機(jī)來看,井口立桿左右裝最大總位移為2.42mm、最大應(yīng)力為195.1MPa,立桿前后裝時(shí)最大總位移為1.48mm、最大應(yīng)力為102.7MPa,抽油機(jī)各部件均滿足強(qiáng)度條件;從懸臂結(jié)構(gòu)來看,左右裝和前后裝最大應(yīng)力分別為195.1MPa、81.2MPa,前后裝應(yīng)力比左右裝減小58.4%,總位移減小38.8%,井口立桿的支撐方式前后安裝優(yōu)于左右安裝。