论文部分内容阅读
阀箱作为压裂泵液力端核心部件,承受极大的工作压力,在压裂泵阀箱的设计中,除了必须满足机械性能要求外,还必须满足阀箱在运行过程中的安全可靠性和尽可能长的使用寿命。因此对阀箱进行改进设计和有限元分析,以及加工工艺的研究,对提高产品设计的可靠性和合理性有重要意义。本文针对如何延长新型压裂泵阀箱的使用寿命,在阀箱的模型设计、仿真分析以及制造工艺等方面展开研究。根据压裂泵运动理论和相关设计要求,确定压裂泵泵型、液力端类型;建立了阀箱三维模型,并基于仿真软件对其进行有限元分析;根据应力集中和疲劳变形情况,对设计模型进行改进;对阀箱的制造工艺进行研究分析。(1)对压裂泵运动规律、脉动流量和由脉动流量引起的压力波动进行分析,得到理论模型,根据工况要求,确定了阀箱材料。(2)根据新型压裂泵的性能和现场使用要求,确定了压裂泵泵型为卧式五缸单作用柱塞泵,液力端类型为四通体直通式。由此确定柱塞直径,设计阀箱的尺寸,对其进行了尺寸强度校核;应用三维软件Solidworks建立阀箱实体模型。(3)针对阀箱三维模型,采用仿真软件进行了有限元仿真分析,找出应力集中最严重的点和疲劳变形最严重的区域;提出改进措施,并再次进行有限元分析,应力集中和疲劳变形大大减轻,验证了改进措施的有效性。(4)对阀箱加工工艺展开了研究。对阀箱的热处理和孔加工等制造工艺进行研究改进,并对阀箱采取滚压、自增强等强化处理,从而使阀箱的抗疲劳强度、耐磨性及耐腐蚀性都得到显著的提升。(5)为验证改进设计、加工工艺后的压裂泵阀箱的强度和尺寸配合情况,对其进行静压试验。