999精品在线视频,手机成人午夜在线视频,久久不卡国产精品无码,中日无码在线观看,成人av手机在线观看,日韩精品亚洲一区中文字幕,亚洲av无码人妻,四虎国产在线观看 ?

柔性長沖程抽油機(jī)天輪用軸承有限元分析

2020-03-26 15:14:08王睿杰
機(jī)電工程技術(shù) 2020年2期
關(guān)鍵詞:抽油機(jī)有限元

王睿杰,吳 偉

(西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,西安 710065)

0 引言

柔性長沖程抽油機(jī)是一種長沖程、低沖次,連續(xù)可調(diào)的新型高效節(jié)能抽油機(jī),與傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)相比其泵效更高,能耗更低。柔性長沖程抽油機(jī)天輪所用軸承為1對(duì)圓錐滾子軸承,嵌于天輪軸孔中。連接滾筒的鋼絲繩繞過天輪,穿過井口連接于井中的抽油桿,抽油機(jī)工作時(shí),在電機(jī)帶動(dòng)下做往復(fù)運(yùn)動(dòng),其結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于新設(shè)計(jì)抽油機(jī)天輪結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有抽油機(jī)所沒有的特殊結(jié)構(gòu),在此工況下軸承的受載情況、以及所用型號(hào)的軸承是否能夠達(dá)到工作要求都沒有具體的數(shù)值判定。因此,對(duì)軸承的承載能力及穩(wěn)定性分析具有重要的意義。

由于天輪轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定且緩慢,在上沖程開始時(shí),懸點(diǎn)載荷最大,因此應(yīng)對(duì)此時(shí)的軸承進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。圓錐滾子軸承中滾子的運(yùn)動(dòng)及作用于滾子上的力很復(fù)雜,在軸承接觸問題中利用有限元法已成為軸承分析的重要手段[1-4]。本文即采用有限元法對(duì)柔性長沖程抽油機(jī)天輪用軸承的承載性能及頻譜響應(yīng)特性進(jìn)行分析。

圖1 天輪、鋼絲繩、軸承結(jié)構(gòu)圖

1 軸承受載計(jì)算

軸承轉(zhuǎn)速較低且接觸面上的接觸應(yīng)力過大時(shí),將產(chǎn)生永久性的過大凹坑(即材料表面發(fā)生不允許的永久變形),這時(shí)應(yīng)按軸承的靜強(qiáng)度來選擇軸承。軸承在許多應(yīng)用場(chǎng)合常常同時(shí)承受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa,折合成一個(gè)當(dāng)量靜載荷P0如式(1)。

式中:X0和Y0分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù),其值可通過《機(jī)械零件手冊(cè)》查得。

在抽油機(jī)工作時(shí),軸承不僅承受徑向力,由于纏繞在滾筒上的柔性鋼絲繩與天輪軸心之間存在一定的偏轉(zhuǎn)角,因此鋼絲繩對(duì)天輪存在一定的軸向力。且偏轉(zhuǎn)角不斷變化,其值與鋼絲繩在滾筒上的位置及天輪軸心到滾筒軸心的距離有關(guān)。

圖2 天輪受徑向力示意圖

圖3 天輪受軸向力示意圖

軸承承受的徑向力主要是懸點(diǎn)載荷與動(dòng)力機(jī)構(gòu)施加載荷的矢量和,由于軸承安裝在天輪軸心處,則將軸承受力情況用天輪表示,如圖2所示。已知φ=23.2°,F(xiàn)max=140 kN。天輪受徑向載荷Fr如式(2)。

式中:Ft為動(dòng)力機(jī)構(gòu)施加的載荷;F為懸點(diǎn)載荷;m為天輪質(zhì)量。

由于軸承為一對(duì)圓錐滾子軸承,所以每個(gè)軸承承受的徑向力如式(3)。

天輪受的軸向力如圖3所示,圖中a為天輪軸心到滾筒軸心的距離;b為滾筒寬度,且a=7.62 m,b=0.8 m;Fa為天輪所受軸向力;繞在滾筒上的鋼絲繩與天輪軸心之間存在偏轉(zhuǎn)角θ,由圖知,偏轉(zhuǎn)角越大天輪所受軸向力越大,在計(jì)算以及仿真分析中采用θ最大值時(shí)天輪所受的軸向力,天輪受軸向力如式(4)。

2 軸承模型建立及邊界條件設(shè)定

2.1 建立有限元模型

以14型抽油機(jī)天輪用軸承為例,采用03系30320型圓錐滾子軸承,其軸承系統(tǒng)的幾何參數(shù)如表1所示,軸承材料采用高碳鉻軸承鋼GCrl5,彈性模量為207 GPa,泊松比為0.3,密度為7 830 kg/m3。由于抽油機(jī)工作時(shí)天輪轉(zhuǎn)速較低,因此圓錐滾子軸承采用無游隙安裝,則建模和分析時(shí)滾子直接按零游隙處理,并且保持架對(duì)圓錐滾子和內(nèi)外圈的接觸應(yīng)力幾乎無影響,則在分析和建模時(shí)忽略保持架。劃分網(wǎng)格時(shí)軸承內(nèi)外圈與滾子采用六面體網(wǎng)格劃分,并且在滾子與內(nèi)外圈接觸區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化,以提高求解精度[5-8]。滾子軸承有限模型如圖4所示,有限元模型共計(jì)有70 960個(gè)節(jié)點(diǎn),25 096個(gè)單元。

表1 30320圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖4 軸承有限元模型

2.2 邊界條件設(shè)定及約束

圓錐滾子軸承在隨軸旋轉(zhuǎn)過程中,圓錐滾子與內(nèi)外套圈的滾道表面、內(nèi)圈擋邊之間都發(fā)生接觸,在分析時(shí)選用面-面的接觸方式,內(nèi)圈的外表面和外圈的內(nèi)表面為目標(biāo)面,圓錐滾子為接觸面[9-12]。由于軸承位于天輪軸心處,內(nèi)圈固定外圈隨天輪轉(zhuǎn)動(dòng),因此將軸承內(nèi)圈的內(nèi)表面視為固定,自由度全部約束。外圈受徑向及軸向載荷,其值由計(jì)算式(1)~(4)得,則仿真分析中的載荷信息如表2所示。對(duì)上述加載條件下的圓錐滾子軸承有限元模型進(jìn)行仿真分析,得到圓錐滾子軸承靜態(tài)接觸仿真結(jié)果。

表2 載荷信息表

圖5 軸承等效應(yīng)力分布圖

3 軸承有限元分析

通過仿真計(jì)算得到抽油機(jī)最大懸點(diǎn)載荷時(shí),圓錐滾子軸承的等效應(yīng)力分布圖,如圖5所示,最大應(yīng)力分布在滾子與軸承內(nèi)圈的接觸部位,最大等效應(yīng)力為977.56 MPa。材料 GCrl5的屈服極限:退火態(tài)353~382 MPa,淬火加回火1 667~1 814 MPa。淬火加回火態(tài)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)為1.15~1.26,滿足設(shè)計(jì)的安全系數(shù)要求。

仿真計(jì)算得到在抽油機(jī)最大懸點(diǎn)載荷時(shí),圓錐滾子軸承彈性等效應(yīng)變分布如圖6所示。由圖可知,在最大工況載荷下,軸承等效應(yīng)變主要分布在圓錐滾子與內(nèi)、外圈接觸部位,最大等效應(yīng)變?yōu)?.008 366 8 mm,較小,滿足變形要求。

圖6 軸承等效應(yīng)變分布圖

為了了解圓柱滾子軸承整體模態(tài)特性,仿真計(jì)算得到圓錐滾子軸承模態(tài)分析云圖,由于階數(shù)越低影響越大,根據(jù)實(shí)際工況選取6~9階固有頻率進(jìn)行分析,模態(tài)振型、頻率云圖如圖7所示。

圖7 圓錐滾子軸承模態(tài)分析云圖

由圖可知,圓錐滾子軸承在抽油機(jī)最大懸點(diǎn)載荷時(shí),不同模態(tài)階數(shù)下的振動(dòng)頻率及總變形量不同;通過對(duì)不同振動(dòng)頻率下的振型及總變形量的分析,為圓錐滾子軸承避免共振、故障診斷和預(yù)報(bào)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面提供重要的參考。

4 結(jié)束語

本文以14型柔性長沖程抽油機(jī)天輪用軸承為例,建立了圓錐滾子軸承有限元模型,運(yùn)用有限元軟件對(duì)圓錐滾子軸承在同時(shí)受徑向載荷和軸向載荷且在最大工況載荷下的接觸特性和頻譜響應(yīng)等靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行有限元仿真,獲得圓錐滾子軸承接觸特性和模態(tài)分布規(guī)律。為圓錐滾子軸承的振動(dòng)故障診斷和預(yù)報(bào)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù),以及為抽油機(jī)塔架等相關(guān)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、振動(dòng)噪聲的減小等方面具有重要意義;并得知抽油機(jī)天輪用軸承要滿足安全要求,其材料需經(jīng)過淬火加回火才能實(shí)現(xiàn)。

猜你喜歡
抽油機(jī)有限元
抽油機(jī)井泵效影響因素的確定方法*
油田抽油機(jī)組節(jié)能技術(shù)分析研究
新型有機(jī)玻璃在站臺(tái)門的應(yīng)用及有限元分析
基于有限元的深孔鏜削仿真及分析
基于有限元模型對(duì)踝模擬扭傷機(jī)制的探討
21油田叢式抽油機(jī)井群集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
磨削淬硬殘余應(yīng)力的有限元分析
沁水盆地南部煤層氣井抽油機(jī)偏磨防治分析
中國煤層氣(2014年6期)2014-08-07 03:07:05
基于SolidWorks的吸嘴支撐臂有限元分析
基于MATLAB的抽油機(jī)減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)
河南科技(2014年16期)2014-02-27 14:13:19
主站蜘蛛池模板: 青青久久91| 日韩无码精品人妻| 亚洲av色吊丝无码| 3D动漫精品啪啪一区二区下载| 国产91精选在线观看| 日本三区视频| 免费国产高清视频| 午夜无码一区二区三区在线app| 欧美一区国产| 国产精品免费电影| 色婷婷久久| 亚洲人成日本在线观看| 欧美亚洲第一页| 91成人在线免费视频| 国产免费羞羞视频| 老司机精品一区在线视频| 日本欧美中文字幕精品亚洲| 国产精品第| 亚洲成网站| 自拍偷拍欧美日韩| 亚洲综合狠狠| 久久精品免费看一| 波多野结衣中文字幕久久| 国产欧美视频在线观看| 国产成人精品日本亚洲77美色| 97色伦色在线综合视频| 人人澡人人爽欧美一区| 国产女人18毛片水真多1| 日本午夜三级| 伦伦影院精品一区| 九九九九热精品视频| 日韩精品一区二区三区视频免费看| 在线观看无码a∨| 无码 在线 在线| 香蕉视频国产精品人| 免费看av在线网站网址| 欧美激情,国产精品| 美女潮喷出白浆在线观看视频| 欧美黄网在线| 国产一二视频| 日本午夜精品一本在线观看 | 欧美精品高清| 欧美成在线视频| 91在线播放国产| 强奷白丝美女在线观看| 真实国产乱子伦视频| 91在线精品免费免费播放| 九九九精品视频| 真人免费一级毛片一区二区| 免费在线色| 久久综合色天堂av| 熟女日韩精品2区| 亚洲成a人在线播放www| 午夜影院a级片| 成人免费午间影院在线观看| 国产精品福利导航| 色视频久久| AV不卡在线永久免费观看| 91久久偷偷做嫩草影院| 波多野结衣中文字幕久久| 欧洲欧美人成免费全部视频| 日韩成人午夜| 婷婷丁香色| 亚洲码在线中文在线观看| 在线免费亚洲无码视频| 欧美www在线观看| 538国产视频| 91精品福利自产拍在线观看| 中文字幕调教一区二区视频| 东京热一区二区三区无码视频| 99这里只有精品免费视频| 久久黄色一级片| 影音先锋丝袜制服| 亚洲国产成人自拍| 亚洲青涩在线| 国产午夜人做人免费视频中文 | 777国产精品永久免费观看| 久草网视频在线| 亚洲国产综合精品一区| 国产黄在线免费观看| 国产主播一区二区三区| 久久久久免费看成人影片|