旋转尾管悬挂器轴承密封圈的有限元分析及结构优化*

采用有限元分析软件ANSYS对旋转尾管悬挂器轴承的密封结构进行有限元分析,并进行参数及结构优化。应用ANSYS的PDS模块分析密封圈的几何尺寸对最大接触应力和最大等效应力的影响,得到对最大接触应力和最大等效应力影响最为灵敏的共同参数为唇夹角、密封圈宽度、密封圈长度、密封圈根部长度。应用ANSYS的优化设计模块对4个共同参数进行优化,得到优化序列。优化后密封圈与挡圈的最大接触应力增大了44%,最大等效应力降低了29.1%。     

膨胀悬挂器本体膨胀性能试验研究

膨胀悬挂器依靠硫化橡胶的本体膨胀发生塑性变形,并与上层套管形成摩擦力悬挂尾管,橡胶起到密封和增大摩擦力的作用。悬挂较重的尾管需要增加本体长度,导致悬挂器整体结构增加,增大了悬挂器入井和施工风险。针对该问题优化本体设计,在本体外壁镶嵌金属块并硫化橡胶,通过膨胀试验验证了该方法的可行性,为掌握本体膨胀后与上层套管的接触应力,采用应力测试方法对本体膨胀过程中上层套管的应变进行了测量并计算得到接触应力,试验数据表明膨胀悬挂器经过结构优化在保证悬挂、密封性能的前提下使膨胀本体缩短,从而提高了现场施工的可靠性。     

膨胀尾管悬挂器膨胀力有限元计算与试验研究

膨胀尾管悬挂器通过膨胀锥在本体内运动使其发生径向变形,依靠变形后本体与上层套管间的摩擦力,使膨胀悬挂器固定于上层套管实现尾管坐挂功能。膨胀力是膨胀锥驱动本体变形的关键、也是膨胀尾管悬挂器设计、现场施工的重要参数。采用LS-DYNA对影响膨胀力的多种因素进行研究,得到膨胀锥角、膨胀锥与本体间摩擦、膨胀本体结构对膨胀力的影响规律,并通过膨胀试验、金相观察进行验证分析。数据表明该方法能够较为准确的计算本体膨胀所需要的膨胀力及膨胀变形过程中本体的应力、应变。     

膨胀悬挂器力学性能分析及试验研究

采用解析方法、有限元方法对影响悬挂器膨胀力的关键技术因素进行研究,得到了膨胀锥结构、本体材料等因素对膨胀力的影响规律。针对膨胀悬挂器实际工作状态,对膨胀本体在上层套管内膨胀进行了计算与试验研究,得到膨胀力、悬挂力与本体结构的关系。试验表明所采用的计算、试验方法能够较为精确的计算本体发生塑性变形所需要的膨胀力及膨胀后形成的悬挂力,研究成果为提高膨胀尾管悬挂器性能与整体结构优化设计提供了依据。     

膨胀尾管悬挂器地面试验研究

膨胀尾管悬挂器通过膨胀金属本体与上层套管形成摩擦力悬挂尾管,现场作业时采用泵车加压使悬挂器产生推力驱动本体膨胀。研制过程中进行地面膨胀试验时,由于管串长度较短造成泵压增加过快导致瞬间高压产生,存在安全风险。针对该问题提出了膨胀悬挂器地面试验方法并优化管串结构,采用安全阀防止高泵压产生保护泥浆泵,管串压力升高到设定值时安全阀泄流孔能够打开泄压,试验表明该管串能够安全完成悬挂器地面膨胀试验,为后续研究提供支持。     

可取式压差作用密封悬挂器设计与应用

针对在低压低产气井采用喷射排水采气系统时,常规悬挂器无法正常解封,且不能承载质量较大的喷射泵等工具,笔者对悬挂器结构进行创新和改进设计出可取式压差作用密封悬挂器,该悬挂器具有悬挂、坐封等作用,且其内部结构采用压缩弹簧预压并利用压差作用进行密封封隔等动作,实现下入工具的预定位置锚定和与油管的封隔,通过压缩弹簧和压差释放实现锚定和与封隔的解封。     

凝聚器悬挂装置的分析

介绍了一种凝聚器的悬挂装置,从安装和受力两个方面对该装置进行分析介绍,寻找一种在保证凝聚器能正常运行的前提下,既安装方便,又能够很好地满足受力要求的悬挂装置。使凝聚器能够拥有更好的安装精度和更可靠的结构,从而使凝聚器能更好地运作,达到提高除尘效率的最终目的。     

一种套管悬挂器金属密封结构设计与研究

针对高温高压下悬挂器橡胶密封件的失效问题,采用316L软金属,设计线型、正弦、椭圆、抛物线4种不同的密封结构,采用ANSYS软件分析套管悬重及不同顶丝压力下的接触压力和接触宽度的变化规律。结果表明:随顶丝压力的增加,线型密封各接触面处的平均接触压力增幅较小,正弦和抛物线型密封各接触面处的平均接触压力起伏式增加,椭圆密封各接触面处的平均接触压力平稳增加,表明采用椭圆型接触面有利于密封的稳定。实验结果表明,该全金属多级等锥椭圆曲面密封结构可靠,能满足油田井口装置140 MPa极限工况的密封要求。     

架空输电线放线滑车悬挂器的结构设计

放线滑车是架空输电线布置过程中必须使用的工具,悬挂器用于将它悬挂在铁塔的横担上,现场使用的悬挂方式粗犷。通过对现场条件,特别是目前使用悬挂方式的不足进行分析,设计了三种形式的悬挂器,分别说明了它们的结构特征和工作原理,并分析它们的优劣势。基于有限元计算软件对悬挂器和铁塔承载角钢的应力分析,确定了L型悬挂器的钢锁孔的横向尺寸。     

大通径芯轴式悬挂器金属密封结构研究

针对常规悬挂器密封坐挂位置难以判断和密封结构的缺陷问题,对常规套管悬挂器密封结构进行力学计算,研究常规密封结构中接触面的密封宽度和接触压力的影响因素,并对其工作力学机制以及密封结构进行仿真模拟研究,找出现有密封结构存在的问题,并基于椭圆金属密封结构设计理念,结合现有结构的金属密封结构件,进行多种方案设计研究,开发一种锥...     

基于KBE的管道支吊架设计系统

管道支吊架设计工作中，设计人员要经常查阅专业资料对其进行变参数、变结构设计。为解决这个问题，将参数化技术和知识工程结合在一起，开发了基于KBE的管道支吊架智能设计系统Hanger Wizard。该系统利用知识熔接技术、数据库技术、UDF（USer Defined Feature）技术和知识向导界面设计技术，实现了管道支吊架的快速变形设计和支吊架参数与管道参数同步更新。     

基于压电陶瓷的摩擦式微进给机构的设计

采用摩擦驱动工作原理设计了大行程、高分辨率的步进式进给机构,该机构是压电陶瓷驱动的、滚珠丝杠传动并结合空气静压导轨实现微量进给;采用柔性4杆机构设计了压电陶瓷驱动的可调式预压装置;用有限元方法分析了柔性铰链的静态特性;对微进给机构的传动特性进行了详尽分析。     

离心式旋转机械轴向力在线监控装置测力弹性元件的优化设计

文中对离心式旋转机械轴向力在线监控装置作了简单介绍,然后详细介绍了一种离心泵轴向力在线监控装置测力弹性元件的优化设计,为了保证测力传感器的性能,采用有限元法计算了不同结构及尺寸的弹性元件在轴向力F＝39．2kN时的应力、应变及垂直位移的分布,在此基础上优选了最佳的弹性元件结构及最佳的电阻就片贴片位置,显著地提高了测力传感器的灵敏度,并通过实验得到了验证。     

膨胀悬挂器本体管材性能研究

要膨胀悬挂器通过膨胀金属本体与上层套管形成摩擦力悬挂尾管,本体管材的选取对悬挂器膨胀、悬挂性能参数有直接影响,为此采用有限元方法对本体膨胀过程进行计算,得到本体膨胀前后结构参数变化及膨胀力大小,并通过与膨胀试验得到的数据进行对比分析,验证了计算的可靠性。为确定本体膨胀前后强度变化,分别选取膨胀前、膨胀后样块进行拉伸试验,得到材料屈服、抗拉强度。数据表明的所选用的管材在膨胀后屈服强度、抗拉强度分别增大72.6%、7.94%。通过研究掌握了膨胀管材膨胀前后的力学、结构性能参数变化,为悬挂器结构设计、现场作业提供了参考依据。     

微驱动进给结构设计与模态分析

介绍了用于半导体晶圆加工的超精密磨床微驱动进给结构的设计目标及设计原理,提出了微驱动进给结构模态分析的评价指标,对微驱动进给结构进行了模态分析,通过模态分析确认了微驱动进给结构的合理性.     

离心式旋转机组轴向力在线监控装置的研究

为了避免大型旋转机组由于轴向力过大所引起机器的损坏 ,保证生产的自动化和连续化 ,我们研制出了一套用于日产 TP— 4113— P5— 1.2型碳黑洗涤塔给水泵的轴向力在线监控装置。此装置包括测力弹性元件和轴向力智能监控仪表两部分 ,作者采用有限元法对弹性元件进行了优化设计并对弹性元件做了动态标定 ,采用 89C5 1单片机系统进行轴向力在线监控 ,此系统已在几个大、中型企业使用 ,效果良好。在文章的最后作者对此套装置在其他大型机组上的应用做了简单的介绍     

基于ProCAST的汽车缸套离心铸造数值模拟研究

建立了汽车缸套离心铸造凝固过程数值分析的数学及物理模型,阐述了离心铸造凝固的数值模拟方法,求解得到了汽车缸套离心铸造过程中的温度场、液固相分布及缩孔缩松状况。总结了汽车缸套的一般凝固规律,为汽车缸套的铸造工艺优化设计提供了数值依据。     

转轴故障诊断监测系统的原理与设计

讨论了转轴系统的故障诊断理论和相应监测系统的设计;介绍了对调相信号的解调和相位调制信号的提取;研究了PLC和微机监测系统的数控监测、系统抗干扰及数据通讯中的一些问题。