抽油機整體結構應力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”是為了滿足低產(chǎn)量油井開發(fā)的一種新型抽油機,這種抽油機工作狀態(tài)完全不同于現(xiàn)有的游梁式抽油機,原來很多成熟的配套技術都無法直接應用。

經(jīng)大慶油田采油三廠技術人員的研究和實驗,已取得一定成效,但離工程推廣應用還有相當大的差距。委托我校完成的“單曲柄倍程抽油機設計理論及實驗研究”項目,使抽油機整體結構和零部件、傳動系統(tǒng)、柔性抽油桿柱、柔性傳動體和吊卡具產(chǎn)品,具有設計理論支承和科學依據(jù),從而確保這些產(chǎn)品能夠更好的工作,為工程推廣應用奠定堅實基礎。

二、力學模型

曲柄和牽引帶結構的位置隨時間變化,屬于機構動力學問題,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算求出。

細長部件處理成具有實際橫截面幾何特征的梁結構,采用BEAM188單元離散;二維特征比較明顯的部件處理成板殼結構,采用SHELL93單元離散;復雜的三維部件處理成空間結構,采用SOLID185單元離散。經(jīng)過簡化和離散,該抽油機結構的有限元模型是一個由梁、板殼、實體組成的混合單元模型。采用多點約束方法,對不同單元類型進行連接。

三、分析計算與結果

在懸點載荷為3kN~20kN作用下,機座、機身主體的位移和應力都較小,而機身橫支架與懸臂結構都比較大;從整機來看,井口立桿左右裝最大總位移為2.42mm、最大應力為195.1MPa,立桿前后裝時最大總位移為1.48mm、最大應力為102.7MPa,抽油機各部件均滿足強度條件;從懸臂結構來看,左右裝和前后裝最大應力分別為195.1MPa、81.2MPa,前后裝應力比左右裝減小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。