董振刚[1]2002年在《电泵机组轴类强度有限元计算及优化》文中研究表明轴类零件是电泵机组的关键部件，其强度设计对机组的综合能力的发挥意义重大。本文在分析潜油电泵机组具体结构特点的基础上，对不同类型的轴类零件做了受力分析，根据分析需要建立了不同的力学模型，并应用叁维等参数单元法对轴类零件进行了强度分析和计算。计算采用了ANSYS分析软件，利用该软件的自动网格划分技术对分析对象进行了10节点或20节点等参数单元划分。针对实体结构存在小角度问题给网格划分带来的困难，本文对结构进行了必要的简化，并通过两种简化方式的计算对比，从中选择了较为合理的一种，使计算结果更为准确。在对电泵机组轴类零件强度分析的基础上，又根据分析计算结果对其进行了结构优化设计。 计算结果表明，对于潜油泵轴，应力较大点主要集中在轴的花键部位，特别是花键根部应力集中最大，是潜油泵轴强度的最薄弱点。实践证明，轴断部位基本集中在潜油泵轴花键的根部，说明计算结果和实际是吻合的；对于潜油电机轴，应力集中点主要处在轴承键与环槽的交界处和花键的根部。在轴的安全性上，对Φ17.4mm泵轴计算结果是不安全的；对Φ22.2mm泵轴计算结果是安全的；对Φ30.2mm电机轴计算结果是安全的，而且还有较大的功率输出空间。 通过结构优化设计，使轴的强度得到明显的改善。其中对Φ17.4mm泵轴的优化，通过增大花键内径，提高了花键齿底的强度，降低了应力集中点附近的应力；对Φ30.2mm电机轴的优化，通过在轴承键的环槽端增加倒角，有效降低了该位置的应力集中，使轴的最大应力点从轴承键与环槽的交界处转变到花键根部与收尾的交界处，提高了电机轴整体结构强度的合理性。 本文在国内首次利用有限元法对潜油电泵机组轴类零件进行高精度强度分析和计算，它克服了传统工程计算方法的局限性，对优化设计电泵机组轴类零件的结构，提高轴类零件的承载能力，从而提高整机的设计水平都具有重大意义。
丁宇奇[2]2007年在《潜油电泵机组斜井通过能力与易失效部件研究》文中进行了进一步梳理本文根据管柱能够靠自身重力下放到井下的四个判别条件:刚度条件、接触条件、强度条件、摩阻力条件和由于潜油电泵机组在斜井内受到井眼曲率变化引起机组发生大变形以及机组下放受到的机械阻力,提出了采用强度条件和摩阻力条件来评价电泵机组斜井通过能力,并建立了潜油电泵机组斜井受力变形分析的叁维计算有限元模型。应用ANSYS软件的大变形、接触非线性理论对电泵机组在斜井内的受力进行了分析,计算出WIDD-C17井,130电泵机组,在30°井斜角时能通过的极限曲率为6°/30m,此时下放推力为1.75kN。最后应用ANSYS软件的二次开发功能APDL编制了潜油电泵机组斜井通过能力评价的专用程序,可以根据给定的井眼轨道、电泵机组,模拟计算机组在不同曲率井段内的受力变形状态,图形显示电泵机组复合应力等结果,并重新对机组在不同井眼曲率的通过能力进行了评价。在电泵机组通过斜井段后,由于其潜油电泵轴和泵接头连接螺钉易失效,因此本文对电泵轴和泵接头连接螺钉进行了有限元分析。通过对电泵轴与花键套接触的有限元分析,得到了电泵轴的应力分布情况,泵轴最大应力发生在花键轴与过渡段连接处。泵轴与花键套由不同材料改为相同材料蒙乃尔K-500,花键根部的应力集中系数下降了13.72%;花键轴键侧根部圆弧由外圆弧改为内圆弧设计,花键根部应力集中系数下降了10.77%,为电泵轴花键段的设计和花键套材料的选用提供了依据。针对潜油电泵机组连接螺钉在承受不同扭矩作用时的受力情况,以及对螺钉不同的排列时所能传递扭矩和各螺钉受力情况的分析,得到了潜油电泵泵接头连接螺钉传递扭矩的规律,为判断螺钉的失效和装配提供了理论方法。
参考文献：
[1]. 电泵机组轴类强度有限元计算及优化[D]. 董振刚. 哈尔滨工程大学. 2002
[2]. 潜油电泵机组斜井通过能力与易失效部件研究[D]. 丁宇奇. 大庆石油学院. 2007