大型清管器橡胶皮碗厚度对其刚度特性的影响

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1、２０１５年第４４卷石油矿场机械第４期第１２页ＯＩＬＦＩＥＬＤＥＱＵＩＰＭＥＮＴ２０１５，４４（４）：１２－１８文章编号：１００１－３４８２（２０１５）０４－００１２－０７大型清管器橡胶皮碗厚度对其刚度特性的影响张行，李庆，刘书海，张仕民（中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京１０２２４９）①摘要：橡胶皮碗是直板清管器上的重要组件，起到建立清管器前后压差、推出管道杂物等作用，其厚度直接影响橡胶皮碗的刚度特性。为了解大型清管器橡胶皮碗的特性，以管径１

2、０１６ｍｍ、壁厚２１ｍｍ的Ｘ７０管道为研究对象，建立用于清管器橡胶皮碗二维轴对称有限元模型；计算分析橡胶皮碗在管径１０１６ｍｍ、厚度为８～２５ｍｍ时与管壁的接触压力、接触应力、弯曲应力、轴向弯曲距离、弯曲角度和弯曲直径的变化趋势；拟合出了以橡胶皮碗厚度为参数的清管器橡胶皮碗等效刚度曲线。关键词：清管器；橡胶皮碗；有限元；等效刚度中图分类号：ＴＥ９７３．８文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－３４８２．２０１５．０４．００４ＥｆｆｅｃｔｏｎＳｔｉｆｆｎｅｓｓＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＬａｒｇｅＢｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ

3、ＰＩＧ’ｓＲｕｂｂｅｒＳｅａｌｉｎｇＤｉｓｃｂｙＩｔｓＴｈｉｃｋｎｅｓｓＺＨＡＮＧＨａｎｇ，ＬＩＱｉｎｇ，ＬＩＵＳｈｕｈａｉ，ＺＨＡＮＧＳｈｉｍｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２４９，Ｃｈｉｎａ）檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪７２－７５．３结论［２］陈勇，卢选民．国内外电缆地层测试器新进展［Ｊ］．石油１）在轴向载荷作用下，螺纹牙根部应力值较矿场

4、机械，２０１３，４２（３）：２７－３１．其他部位大。各螺纹牙应力分布不均匀，螺纹两端［３］陶世军，刘剑辉，马建强，等．钻铤螺纹有限元分析及优及退刀槽处应力集中严重影响了电缆式地层测试器化改进［Ｊ］．石油机械，２００９，３７（１０）：５２－５３，５６．的抗拉性能。随着载荷的增大，接头螺纹应力峰值［４］张幼振，石智军，田东庄，等．高强度大通孔钻杆接头圆不断增大。锥梯形螺纹的有限元分析及改进设计［Ｊ］．煤炭学报，２）在相同载荷作用下，２种不同尺寸的接头２０１０，３５（７）：１２１９－１２２３．［５］牟新明，李鹏，张福，等．顶驱中心管接头螺纹连接性能螺纹应力分

5、布趋势基本相似，且尺寸为Ｔ８５．５×２．５的螺纹应力值远高于尺寸为Ｔ１１０×３的接头螺纹。分析［Ｊ］．石油矿场机械，２００９，３８（８）：２４－２９．［６］石亦平，周玉蓉．ＡＢＡＱＵＳ有限元分析实例详解［Ｍ］．３）数值仿真表明，接头螺纹能承受３种不同北京：机械工业出版社，２００８．工况下的轴向拉伸载荷，这与室内试验结果吻合。［７］温纪宏，陈国明，畅元江，等．隔水导管螺纹接头连接性能研究［Ｊ］．石油矿场机械，２０１２，４１（１２）：１７－２０．参考文献：［１］周明高，刘书民，冯永仁，等．钻井中途油气层测试仪［８］朱加强，吕庆钢．锯齿形螺纹接头油管连接强度

6、影响因（ＦＣＴ）研究进展及其应用［Ｊ］．测井技术，２００８，３２（１）：素研究［Ｊ］．石油矿场机械，２０１４，４３（９）：４８－５１．①收稿日期：２０１４－０９－２９基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项目“智能天然气管道机器人运动过程摩擦学行为及其控制技术研究”（ＮＣＥＴ－１３－１０２８）作者简介：张行（１９８８－），男，湖北黄冈人，博士研究生，主要从事管道机器人运动规律及其动力学特性研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｈａｎｇ２５＠１２６．ｃｏｍ。第４４卷第４期张行，等：大型清管器橡胶皮碗厚度对其刚度特性的影响·１３·

7、Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆＢｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＰＩＧ，ｒｕｂｂｅｒｓｅａｌｉｎｇｄｉｓｃｃａｎｅｓｔａｂｌｉｓｈａｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅＰＩＧ，ｃｌｅａｎｉｎｇｔｈｅｄｅｂｒｉｓｉｎｐｉｐｅｌｉｎｅ，ａｎｄｓｏｏｎ．Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓｐｒｏｐｅｒｔｙｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｆｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｆｓｅａｌｉｎｇｄｉｓｃｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔ

8、ｈｅｓｔｉｆｆ－ｎｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｅａｌｉｎｇｄｉｓｃｄｕｒｉｎｇｐ