基于刚柔耦合的抽油机多体系统动力学分析.pdf

第12期
机械设计与制造
2015年12月
Machinery Design Manufacture
181
基于刚柔耦合的抽油机多体系统动力学分析
高海军,孙文磊,谭远华2
(1.新疆大学机械工程学院,新疆乌魯木齐830047;2.克拉玛依红有软件有限公司,新疆克拉玛依834000
摘要:个绍了抽油机动力学分析的发展现状,以及刚柔混合系统动力学研究的原理。对抽油机作刚体假设的动力学
模型无法系统准确的表达动力学性能。以新型整体弯游梁式抽油机为研究对象,建立刚柔耦合动力学模型,研究了柔
性体大范围运动和弹性变形运动之间的耦合机理,通过仿真模拟分析与现场数据采集的对比分析,验证了分析方法的
有效性,为抽油机的优化设计提供了基础。结果表明,引入柔性体对系统动力学性能产生显著影响,对提高抽油机的稳
定性和使用寿命具有重要意
关键词:游梁式抽油机;仿真模拟;刚柔耦合;对比分析
中图分类号:TH16;1E933文献标识码;A文章编号:1001-39972015)12-0181-04
Dynamics Analysis for Pumping Unit of Multi Body System
Based on the Rigid Flexible Coupled Model
GAO Hai-jun SUN Wen-lei, TAN Yuan-hua2
(1. College of Mechanical Engineering, Xinjiang University, Xinjiang Urumqi 830047, China;
2. Karamay Houyou Software Co., Karamay, Xinjiang Uygur 834000, China)
Abstract The dewelopment status of dynamics analysis for pumping unit is andyzed. The principle of rigid flexible system
dynamics is introduced. Pumping unit is assumed rigid body d amics model which cannot epress the dynamic performace
of the system accurately. To model the overall bending tour beam pumping unit as the research object, the rigid flexible
coupling dynamics model was established, and analyzed the fe ible body motion and elastic deformation moement beteen
the coupling mechanism, through simulation comparison of analysis and field data acquisiton anadysis, writes the
effectiveness alysis method, n rides basis for the optmm design of the pumping un. The results show that the
introduct on of fexible body has significant efect on the dynamic peformance of the system, which is of great sig icance
for improving the stability and serice life of the pumping uni
Key Words: Beam Pumping Unit; Rigid Flexible Coupling; Simulation; Analysis
1引言
机的制造和优化设计提供合理化依据,并且需要比较大的安全系
新型数字化抽油机在油田中的大批量普及应用,对我国石数才能满足需要,造成不必要的浪费。根据常规方法对某一个部
油装备行业的技术进步起到了引领作用。为了提高该类型抽油拠件进行结构上的优化,针对系统整体运行过程中会出现应力集中
的性能,解决机器运行时存在的一些问题,如:驴头裂纹,游梁断
现象,某个部件的优化对于整个多体系统的性能提升来说可能起
到适得其反的作用,扩大产品的优化周期。掌握新型抽油机在工
裂、支架稳定性较差、软性连接件寿命较短、底座振动、基础失效
作状态下的综合性能,提升企业对抽油机结构的设计能力,结合
等。对新型数字化抽油机在运行时进行动力学分析研究。通常研目前对柔性多体系统动力学的研究,考虑弹性变形对其机构的影
究游梁式抽油机运动规律,把它简化为一个四连杆结构,得到其响等因素,对抽油机多体系统动力学分析,具有非常重要的理论
运动参数,或者在数值上进行一些修正,直接对抽油机的静力学、意义和工程价值。
运动学、动力学的规律进行分析,但这并不能体现各运动时刻构
对刚柔混合系统动力学问题的研究早期方法是运动一弹性
件之间的相互作用,没有考虑机构在运动过程中的弹性变形以及动力学方法,该方法的特点是在部件的大范围运动中不考虑构件
变形构件之间的相互影响,并不能从多柔体系统的角度准确对整的弹性变形对整个运转系统的作用。将抽油机整体看作一个多刚
来稿日期:2015-05-30
基金项目:新疆维吾尔自治区科技支疆项目(2013911032);新疆维吾尔自治区科技计划重大专项(201130110)
作者简介:高海军,(1989~),男,山东济宁人,硕土研究生,主要研究方向:数字化设计制造
孙文磊,(1962-),男,新疆人,博上研究生,博土生导师,教投,主要研究方向:数字化设计与制造