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《计算涡轮节轴向间隙分布的仿真算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、·30·OILFEILDEQUIPMENT1998Vol.27№6计算涡轮节轴向间隙分布的仿真算法江汉石油学院(湖北荆州434102)许福东符达良西南石油学院(四川南充637001)马德坤摘要掌握悬挂式涡轮节轴向间隙分布对于缓解调整困难、预测其理论工作寿命有直接联系。但目前还没有一种能预测轴向间隙的有效方法。现文从系统观点出发,采用循序渐进的策略建立了计算涡轮节轴向间隙分布模型,并形成了一种仿真算法。仿真结果表明,该算法是正确的。叙词涡轮钻具轴向间隙仿真算法中图法分类号TE821102悬挂式涡轮节轴向间隙调整是一个十分关系的主要零件有
2、涡轮定子、转子和4支点球困难,又不好解决的难题。其轴向间隙分布更轴承等。涡轮定子和4支点球轴承的外圈受来是无法知道,并且钻具的工作寿命在很大程自固定部件的轴向预紧力作用;转子和4支点度上与涡轮轴向间隙(指涡轮转子与其下级球轴承的内圈、内隔圈受来自转动部件的轴[1]定子之间)有关。现文采用循序渐进的策略向预紧力作用。当有泥浆流经涡轮时,4支点来建立计算涡轮节轴向间隙分布模型,最终球轴承要传递水力载荷到涡轮节的外壳。一形成了一种仿真算法。般,悬挂式涡轮节是与支承节配合使用的。这样,井底钻压对涡轮轴向间隙分布影响甚微,1坐标系的建立故在这里
3、不予考虑。悬挂式涡轮节由两部分组成,即多级涡3仿真算法轮部分和轴承组部分。其结构示意如图1。基本运动是转动部分绕钻具中心轴线的转动和为了更好地计算涡轮节轴向间隙分布,沿其中心轴线方向的移动。这里忽略了它们采用了循序渐进的策略,首先考虑理论涡轮之间的微小不同心度。为此,以其中心轴线作轴向间隙分布计算,然后研究空载涡轮轴向为竖轴oz,建立一个固定的圆柱坐标系。将间隙分布计算,最后,进行受载涡轮轴向间隙主轴转动部件上的每个零件的位置用一坐标分布计算。综合起来,形成一套仿真算法。系表示,而固定部件上的每个零件的位置用311理论涡轮轴向间隙分布
4、另一个坐标系表示。这些坐标系都采用左手为了研究理论涡轮轴向间隙,不妨假设:系。在实际处理中,取固定圆柱坐标系与固定a)不考虑轴承游隙对涡轮轴向间隙的部件上坐标系重合。影响。b)认为涡轮定子、转子等零件无加工偏差。c)认为涡轮定子、转子和轴承零件是刚性体。图1悬挂式涡轮节结构示意d)不考虑摩擦力对涡轮轴向间隙的影响。根据以上假设,在己建立的坐标系内,把2涡轮节中主要零件的受力分析涡轮节转动部分每个零件的结构与位置表示悬挂式涡轮节中与轴向间隙分布有直接出来,又把固定部分每个零件的结构与位置第27卷第6期石油矿场机械·31·表示出来。计算理
5、论涡轮轴向间隙时,只需对为基础,进行了如下处理。转动部分和固定部分零件的位置进行相应的a)成形实际零件尺寸处理零件具有[2]检索,就可以确定相应涡轮的间隙值。通过了加工偏差。这些偏差是服从随机分布的。在解理论涡轮轴向间隙分布,可以了解所输入形成实际零件尺寸时,是以零件理论尺寸和零件结构尺寸的正确性。允许公差为基础来进行处理的。312空载涡轮轴向间隙分布b)典型零件的有限元模型受轴向预为了计算空载涡轮轴向间隙分布,注重紧力作用的零件,其轴向变形对轴向间隙分布考虑了实际情况,承认零件有加工偏差,并且有影响。因此,需要将相关零件模型化,用有
6、限是弹性体。考虑轴承游隙对轴向间隙的影响,元法进行处理。利用ADINA软件能很好地解但是不考虑摩擦力对轴向间隙的影响。以此决这类问题。典型零件的有限元模型如图2。图2典型零件有限元模型c)受压4支点球轴承组游隙计算轴点的位置,最后根据点到直线之间的距离公承零件受轴向压力作用后,其原始轴向游隙式,求出轴承钢球到各自内圈的最小游隙。在发生变化,需要重新计算其轴向游隙,计算模这组数据中,取其最小值为Pmin,将这组数据型如图3。据此,首先确定P10,P20,⋯,Pn0点中每个数减去Pmin,即得出4支点球轴承游隙的坐标值,其次确定M1,M2
7、,⋯,Mn点的坐分布,其中必有一副轴承的游隙为0。标值,再次依据以上两点的坐标值及零件的d)计算涡轮空载轴向间隙在所建坐实际尺寸确定P1,P2,⋯,Pn点的坐标值,分标系内,确定受预紧力作用变形后零件的实别以这些点为基点,求出P’1,P’2,⋯,P’n际尺寸与位置,并取得相应数据。这些数据与·32·OILFEILDEQUIPMENT1998Vol.27№6(1)(1)(1)Pmin组合形成其涡轮空载轴向间隙分布,并D1=D1i+D1o(1)且应以多次运行结果进行分析为准。同时,有总载荷F(1)F=f(D1,结构参数)n1õcosB(2
8、)式中,B为轴承压力角,n1为1副轴承钢球数,结构参数为轴承内外圈几何参数。第2次加载中,有2副轴承受载。若第2副受载轴承允许变形为D,则有(2)(1)D1=D1+D(2)(D1为第1副承载轴承总变形)(3)(1)D2=
