3500压裂泵轴承变形对机架性能影响的研究.pdf

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1、石油机械—８８—ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０１６年第４４卷第３期◀油气田开发工程▶∗３５００压裂泵轴承变形对机架性能影响的研究１，２３３１，２１，２蒋发光贺环庆李峰卓昌荣李贞丽（１?西南石油大学机电工程学院２?石油天然气装备教育部重点实验室３?宝鸡石油机械有限责任公司）摘要：以３５００压裂泵机架为研究对象，分析了压裂泵液力端载荷及动力端动态特性，在确定机架危险工况下载荷的基础上，采用直接施加曲柄支反力和带有模拟轴承２种模型对机架轴承座圆环面上的载荷、径向最大变形以及机架的应力进行了数值仿真。研究结果表明，带有模拟轴承的计算结果与直接施加曲柄支反力的计算结果相比，

2、机架轴承座圆环面上的载荷和径向最大变形减小，最大降幅分别为７３?５％和９５?１％；机架应力减小，最大应力降幅为４０％；模拟轴承刚度变化对机架各轴承座圆环面上的载荷、径向变形和机架应力影响较小，机架应力最大值变化幅度不超过１％。综合考虑了曲轴及轴承的变形，所得结论可为大功率压裂泵机架的强度计算和刚度研究提供参考。关键词：压裂泵；轴承；变形；机架；刚度；数值仿真中图分类号：ＴＥ９３４文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１６?０３?０１９Ｔｈｅ３５００ＦｒａｃｔｕｒｉｎｇＰｕｍｐＢｅａｒｉｎｇｓ’ＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔｓｏｎｔ

3、ｈｅＲａｃｋＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ１，２３３１，２１，２ＪｉａｎｇＦａｇｕａｎｇＨｅＨｕａｎｑｉｎｇＬｉＦｅｎｇＺｈｕｏＣｈａｎｇｒｏｎｇＬｉＺｈｅｎｌｉ（１?ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２?ＭＯＥＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔ；３?ＣＮＰＣＢａｏｊｉＯｉｌｆｉｅｌｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ?，Ｌｔｄ?）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｎｄｌｏａｄｓａｎｄｐｏｗｅｒｅｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅ３５０

4、０ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｕｍｐｒａｃｋｈａｖｅｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄ?Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｏａｄｓｏｎｔｈｅｒａｃｋｕｎｄｅｒｄａｎｇｅｒｏｕｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｒａｃｋｂｅａｒｉｎｇｂｌｏｃｋｔｏｒｕｓ’ｓｌｏａｄ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒａｄｉａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒａｃｋ’ｓｓｔｒｅｓｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｕｎｄｅｒｔｗｏｍｏｄｅｌｓ，ｏｆｗｈｉｃｈｏｎｅｉｓｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｃｒａｎｋｒｅａｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄａｎｏｔｈｅｒｉｓｗｉｔｈｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｅａｒｉｎｇ?Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｒａｃｋｂｅａ

5、ｒｉｎｇｂｌｏｃｋｔｏｒｕｓ’ｓｌｏａｄａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒａｄｉａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｃｋｍｏｄｅｌｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｃｒａｎｋｒｅａｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅａｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗｅｒ?Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｓ７３?５％ａｎｄ９５?１％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ?Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｒａｃｋｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｒｏｐｏｆ４０％?Ｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｅａｒｉｎｇｈａｓｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｒａｃｋｂｅａｒｉｎｇｂｌｏｃｋｔｏｒｕｓ’ｓｌｏａｄ，ｔｈｅｍａｘｉｍ

6、ｕｍｒａｄｉａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒａｃｋ’ｓｓｔｒｅｓｓ?Ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｒａｃｋ’ｓｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１％?Ｔｈｅｓｔｕｄｙｈａｓｔａｋｅｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒａｎｋａｎｄｂｅａｒｉｎｇｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｒｅｆｅｒ⁃ｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｕｍｐｒａｃｋ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｐｕｍｐ；ｂｅａｒｉｎｇ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｒ

7、ａｃｋ；ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［１－２］在实现页岩气及低渗油气藏等的高效率开采和［３－４］０引言低成本方面具有重要的应用价值。机架作为动力端和液力端重要的连接及支撑构件，由于曲柄连３５００压裂泵作为一种高压、大功率压裂泵，杆机构的工作载荷较大且变化复杂，尤其是对曲轴∗基金项目：国家８６３计划项目“深水钻机与钻柱自动化处理关键技术研究”（２０１２ＡＡ０９Ａ２０３－０１）；四川省教育厅科技项目“顶驱套管送入工艺与关键结构设计