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)重要的地面動力驅(qū)動設(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)的重要傳動裝置，由于驢頭懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律是周期性往復(fù)運(yùn)動，懸點(diǎn)載荷不規(guī)則變化，故箱體所受載荷為脈動循環(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)計要求，本課題以游梁式抽油機(jī)C228漸開線減速器為研究對象，基于有限元靜力學(xué)、多體動力學(xué)、疲勞壽命

2、分析理論，對抽油機(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對減速器箱體進(jìn)行疲勞壽命預(yù)估計算，為箱體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供可靠性標(biāo)準(zhǔn)。
　　（1）箱體載荷譜獲取。對抽油機(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)四連桿對輸出軸產(chǎn)生的運(yùn)動反力、箱體最大載荷進(jìn)行理論計算。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、、加載時間，添加力與驅(qū)動等建立仿真模型，提取減速器輸出軸扭矩時間歷程和每個軸承座的三個方向的載荷時間歷程。
　?。?）箱體靜力、動力學(xué)分析。運(yùn)用Pro/E建立減速器三維實(shí)體模型以及對其進(jìn)行相應(yīng)的簡化處理，利用HyperMesh對模型進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分，賦予材料屬性；在Ansys中對減速器箱體進(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，并對相應(yīng)的振型進(jìn)行評估。
　?。?）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間歷程，對減速器箱體受力載荷譜進(jìn)行雨流計數(shù)法統(tǒng)計并獲得18種工況的雨流統(tǒng)計圖，最終得到減速器箱