经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

石油钻机绞车滚筒体的有限元分析

发布于:2016-01-24 21:27
有限元分析

      绞车是石油钻机的核心部件之一,而滚筒体又是绞车的关键部件。绞车的滚筒体通常是分体铸造,然后通过焊接成一体。绞车作业时,通过钢丝绳缠绕的滚筒体直接承担着钻机的最大钩载载荷,既要承受弯矩和扭矩,还要承受表面钢丝绳的循环压应力,所以滚筒体的安全性能至关重要。作为绞车核心部件的滚筒体,如何改进其结构,提高工效,延长寿命,一直是研究人员所关注的问题。
      目前,研究人员利用现代数学、力学和计算机常识,开展了绞车仿真技术的研究,打破了以往采用类比或近似计算方法的局限性。设计人员利用有限元App模拟绞车工作时的各个危险工况,得出各部件的应力和位移分布,更准确地把握了绞车滚筒的受力分布规律和变形状况。
      以下针对现役某型绞车滚筒体进行ANSYS有限元分析,由于滚筒体的大多数面为回转体面,只是厚度有所不同,故在ANSYSApp分析中选用SOLID63单元。材料属性为弹性模量E=210 GPa,泊松比μ=0.3。有限元滚筒体建模各个截面的尺寸与图样尺寸一致,建立有限元模型。
      钻机作业时,通过绞车提升钻杆等工作零件,所以钻机的最大钩载Qmax就是绞车的最大提升载荷,也就是滚筒体要承受的最大载荷。滚筒体本身直径d=644 mm,加上缠绕的钢丝绳层数,计算扭矩时滚筒直径折合为Dmax=0.7912m。通过对整个钻机的整体分析可知,作用在滚筒体上的最大钩载时的快绳拉力为Pmax,滚筒轴承受的最大扭矩为Tmax。式中,G是游动系统质量,单位为KN,Zmax是钢绳根数,η是机械效率,Qmax是最大钩载,单位为KN,83°是快绳与滚筒的垂直夹角。
      有限元分析后得到结果,根据有限元分析计算可知,最大应力为54.8 MPa,最大应变为0.517 mm,铸钢的最小屈服强度σs为270 MPa。屈服强度安全系数N=σs/σ=270/54.8=4.93,符合API的要求。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                  杭州纳泰科技咨询有限企业
                                                                          本文出自杭州纳泰科技咨询有限企业www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!


tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------
XML 地图 | Sitemap 地图