基于ProE的钻井泵曲轴结构优化.pdf

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1、2O12年第41卷石油矿场机械第4期第76页oILFIELDEQUIPMENT2012，41(4)：76～79文章编号：1001—3482(2012)04—0076—04基于Pr&E的钻井泵曲轴结构优化余青华，刘宝秋，刘英吉(河北华北石油荣盛机械制造有限公司，河北任丘062552)摘要：为减少钻井泵曲轴的偏心力矩及振动危害，采用Pro／E建立三维模型模，分析现有曲轴的结构，并提出改进措施。对结构改进后的曲轴进行静力分析和疲劳强度校核。结果表明：曲轴的偏心情况得以改善，整机运行平稳，振动及噪声降低，寿命提高。关键词：钻井泵；曲轴；结构；Pro／E中图分类号：TE92

2、6文献标识码：BStructureOptimizationofDrillPumpsCrankShaftBasedonPro-EngineeringYUQing—hua，LIUBao—qiu，LIUYing—ii(RongshengMachineryManu}actureLtd．ofHuabeiOilfield，Renqiu062552，China)Abstract：Inordertoreducetheharmofeccentricityandvibrationofdrillpump，weanalyzethestructureofdrillpumpShollowcr

3、ankshaftanddealwiththeeccentricityoftheshaftwithPro／E，andbringouttheimprovingmeasures．Withstaticanalyzingandfatiguecollatingontheshaftwhichwereadjusted，wefoundthattheeccentricityoftheshaftwasimproved；themachinerunssteadily，vibrationandnoisedeclinesandthelifeofshaftwereincreasedgreatly

4、．Keywords：drillpump；crankshaft；structure；Pro／E高压、大排量三缸单作用钻井泵是石油钻探设ol120mm法兰盘，用于连接齿轮，接受传动轴的输备中的关键设备口]，而曲轴则是钻井泵的核心零件，入扭距。该零件是否能够平稳运转直接关系到泵的工作性能和可靠性_2]。河北华北石油荣盛机械制造有限公司目前制造的曲轴为中空铸钢件，内表面为非加工E表面。额定转速120r／min，设计质量3040kg。由-二于偏心扭矩达300N·m，在运行过程中会使整机r产生较大的振动及噪声，影响钻井泵的使用寿命，并造成噪声污染。本文利用Pro／E建立三维模

5、型，对结构进行优化，降低了曲轴的偏心扭矩及振动，提高了疲劳寿命。1现有曲轴结构及不足现有曲轴结构如图1。轴头直径o360mm，中部3个拐直径o667mm。3个偏心圆呈120。均布，图1现有曲轴结构用于安装连杆轴承及连杆。第2拐与第3拐之间为收稿日期：2011-1020作者简介：余青华(1976一)，男，陕西户县人，工程师，主要从事铸造工艺设计工作，E—mail：yqhl108@163．corn。第41卷第4期余青华，等：基于PRO／E的钻井泵曲轴结构优化在以前的二维设计过程中，由于手工计算的局限性，不能使其回转轴与重心重合。因此，曲轴存在200N·m偏心扭矩，只有

6、通过l：1木模实际检验，根据检验结果调整模型，再根据调整好的模型进行试生产。由于曲拐之间由曲面连接，曲轴内部腔型由不规则曲面构成，模型制作质量只能依靠模型工的技术做保障。模型制作好以后非加工面无法进行图3钻井泉装配图检验，造成模型制作周期和试制周期延长，试制成本高。2曲轴结构优化设计针对现有曲轴结构的缺陷，采用三维设计方法进行优化，通过三维模型的建立，计算重心与旋转中心的偏差，并且调整非加工面形状尺寸，将旋转重心与曲轴重心尽量重合，消除设计缺陷。通过三维模图4对装配图进行连接轴、驱动、载荷定义后的完成图型直接进行木模制作，将大幅度缩短试制周期和成2一●205055

7、O50眦O帅0舯OO∞O∞O∞00Om本，提高经济效益。2．1建立三维模型根据原始设计图纸，对曲轴进行三维模型输入。三维设计软件采用Pro／E软件]。建立的三维模型如图2。图5活塞介杆速度测试曲线25)j3壬!Ij—弋图2曲轴的三维模型2．2计算曲轴重心位置并调整质量分布288432576720使用Pro／E的分析特征(Analysisfeatures)中曲轴角度，f。)的质量属性分析建立特征，利用测量功能建立的质图6连杆对曲轴的作用力点心与回转轴之间的垂直距离即曲轴偏心距为10．5mm。观察曲轴偏心位置，其重心位置偏向第2曲拐与第1曲拐连接处。内腔最小壁厚应≥1

8、20mm，