第25差第5期 2012年9月
文章编号：10026673（2012）0510203
机电产品开发与创新
Development & Innovation of Machinery & Electrical Products
钻井用五缸泵曲轴有限元分析
李继霞，朱晏营
（克拉玛依职业技术学院，新疆独山子833600）
Vol.25,No.5 Sep.,2012
摘要：曲轴作为泥浆录关键零件，其质量的好坏直接关系到产品的优劣。论文以石油钻并五缸泵为对象
进行了三维建模，在变工况的行条件下研完了曲轴的应力，数值分析了曲轴疲劳强度，指出其运行的危险边界工况。其研究结果可为其他钻并泵曲轴的设计提供参考。
关键调：钻井泵；曲轴：有限元
中图分类号：TH113
文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2012.05.041
ResearchonCrankshaftof FiveCylinderPumpFEAinDrillingPump
LI JiXia,ZHUYanXuan
(Karamay Vocational and Technical College, Dushanzi Xinjiang 833600, China)
Abstract: As the key parts of the crankshaft mud pump, the quality of directly is related to product quality.This paper to oil drilling five cylinder pump for targets of 3D modeling, variable condition in the operation of the conditions of crankshaft stress, numerical analysis the fa tigue strength, points out that the danger of running the boundary conditions. This paper studies the results to the other mud pump provides reference for the design of the crankshaft.
Key words: drilling pump; crankshaft; FEA
0引言
相对于三缸单作用泵，五缸单作用活塞泵曲轴的形状和受力情况都比较复杂，如果用传统的力学方法进行强度分析，先要对曲轴进行受力分析，推导出各曲拐和支座的受力公式，再根据经验选择承受弯矩较大或有应力集中的截面作为危险截面，逐一推导各截面的应力计算公式，由于公式紧琐，计算量大，最后必须根据公式编制计算机程序进行计算"。整个过程费时费力，由于在推导应力公式的过程中作了一些假设，计算结果也存在较大误差。笔者尝试着将力学和有限元相结合进行五缸单作用泥浆泵曲轴强度分析的方法冈。该方法是在推导出各曲拐的受力公式后，编制程序计算出曲拐在各个转角下的受力，确定几个危险转角，然后利用有限元软件建立曲轴的有限元模型，分别对曲轴进行这几个危险转角
下的有限元分析，该方法具有较高的效率和准确性。 1曲轴工作原理
曲轴的基本原理是曲柄连杆机构，由多个曲柄连杆收稿日期：2012-06-21
作者简介：李继霞（1977-），男，硕士研究生。主要从事石
油矿场机械方面的教学与研究工作。 102
万方数据
机构组合而成。
6
爵馆 5
图1曲柄连杆机构运动示意图 Fig.1 Crank linkage motion diagram
F,=F,+I P-P
(1)
[I=m,a=m_rw(cosα+入cos2α)
入sinx
N=F,tanβ=F,
V1Asin'α
(2)
F=F,Jcosβ=F,
V1-入'sin'a
入sin2o
F=F, sin(α+β)=F,sinα+
F,=F; cos(α+β)=F
coso
2V1-X'sinα
入sin2a 2V1-X'sin'α
(3)
式中：D-缸体直径；P-压力；m,-活塞组件总质量；r-曲轴靛转半径；-曲轴旋转角速度：α-曲轴转角；入=rll，入为曲轴旋转半径与连杆长度之比。
曲轴旋转运动，便会产生旋转惯性力，满足以下关