溶胀对螺杆泵定转子过盈量的影响分析

常规采油螺杆泵在井下环境中,定子橡胶因溶胀会产生不均匀变形,这是设计定转子不可忽略的影响因素。为了分析不同头数定转子的溶胀变形规律及溶胀率和过盈量间的合理配合关系,定子橡胶材料选用Mooney-Rivlin模型,转子处理成刚体,建立了两头、三头、四头和五头螺杆泵定转子刚柔接触有限元模型。根据溶胀与温胀定子变形的相似特点,采用温度比拟法模拟溶胀,研究了定子溶胀变形规律及溶胀对接触压力的影响。研究结果表明:考虑密封要求,当溶胀率小于2.5%时,设计的过盈量应为正值,齿凹处接触压力较大;溶胀率大于2.5%时,设计的过盈量应为负值,齿凸处接触压力较大;当定子头数较多时,溶胀变形量小且齿凹处的接触压力小,对溶胀的适应性强;国内常用的定子橡胶在井下的溶胀率为3.0%~5.0%,过盈量应取负值。在现场应用中,可根据试验测定的定子橡胶溶胀率,对应找到合理的配合过盈量,这对定转子初始过盈量的设计具有很好的指导意义。