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1、题目：800型压裂泵总体设计目 录中外文摘要 11 绪论31.1 前言31.2 研究目的和意义31.3 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向42 800型压裂泵运动的分析及工作载荷研究 6 2.1 已知泵的性能参数6 2.2 曲柄连杆机构的运动分析6 2.2.1 柱塞运动规律 6 2.2.2 连杆的运动规律 10 2.3 泵的压力11 2.3.1 泵的吸入压力 12 2.3.2 泵的排出压力 12 2.4 作用于泵传动端的力12 2.5 对柱塞、十字头、连杆和曲轴进行力学分析13 2.5.1 计算柱塞力 13 2.5.2 对柱塞、十字头和连杆进行力学分析 14 2.5.3 曲轴受力分析 15
2、2.6 泵动力端工作载荷及运动的MATLAB编程分析 182.6.1连杆对十字头的作用力曲线图 182.6.2导板对十字头的作用力曲线图 202.6.3连杆对曲轴的作用力曲线图 212.6.4曲轴偏心质量惯性力曲线图 222.6.5曲轴所受连杆力的力矩曲线图 233 800型压裂泵动力端关键零件的Pro/E三维建模 24 3.1 连杆组件 24 3.2 曲轴 25 3.3 十字头 27 3.4 拉杆 27 3.5 十字头连接螺丝 28 3.6 800型压裂泵动力端曲柄连杆机构的装配及动画 284 800型压裂泵动力端关键零件的ANSYS有限元分析 294.1 分析连杆29 4.1.1 连杆有限
3、元分析的理论模型建立29 4.1.2 使用PRO/E创建简化三维实体模型29 4.1.3 导入ANSYS的模型结果30 4.1.4 选择材料属性及单元类型30 4.1.5 边界约束条件分析32 4.1.6 结果与分析354.2 分析曲轴37 4.2.1 用Pro/E建立曲轴简化模型37 4.2.2 导入ANSYS的模型结果37 4.2.3 选择材料属性及单元类型38 4.2.4 边界约束条件分析39 4.2.5 结果与分析455 论文总结47参考文献 47附录一（主要零件图及装配图） 49附录二（MATLAB程序） 53800型压裂泵总体设计摘要 随着现代计算机技术的高速发展，高新技术在现代设
4、计中应用的越来越广泛，如CAD, CAM, CAE等计算机辅助设计方法在国际上应用越来越普遍。这些现代设计方法不但提高了设计速度，而且使设计出来的产品更加可靠和美观，并且可以节省大量的人力、物力，大大的提高产品的竞争力。在此论文中，笔者大量用到了计算机辅助设计及编程软件，如Auto_CAD、Pro/E、ANSYS以及编程软件MATLAB等。压裂泵作为一种石油矿场设备，在作业过程中所处工况较其它常见机械设备更恶劣，其所承受工作载荷也随着压裂压力的不断提高而越来越大。因此有必要对压裂泵的运动部件及各承受高压的部件进行结构分析。我本次对800型压裂泵的主要设计过程如下：第一步，在理论方面对压裂泵的作
5、用进行了一定的学习，清楚地认识到压裂泵在油井开采中的重要作用。第二步，对压裂泵的具体结构进行了认识。第三步，对压裂泵动力端的曲柄连杆机构进行了运动分析及受力分析的理论计算。第四步，用MATLAB软件对泵动力端的工作载荷及运动进行编程分析。第五步，用Pro/E软件对800型压裂泵的关键零件创建三维模型并装配。第六步，用ANSYS对连杆和曲轴进行有限元分析。关键词 压裂泵 连杆 曲轴 有限元 Design to 800-Fracturing PumpAbstract With the rapid development of modern computer technology，the advan
6、ced technology is used in modern design more widely;such as the CAD, CAM, CAE and other computer-aided design application in the international community are more generally. These modern design methods not only raise the design speed, but also make products design by these methods more reliable; And
7、its appearance is more beautiful. It can save a lot of human and physical sources, thus the competitive of the products is increased. In this paper, I used a large computer-aided software, such as Auto_CAD, Pro / ENGINEER, ANSYS and MATLAB. As a kind of oil field equipment, the application condition
8、 of the fracturing pump is worse than other construction machine. The working load is increased with the improvement of fracturing pressure. The main processes of designing 800 fracturing pump are as follows: The first step, I studied about fracturing pump to make a clear understanding about the rol
9、e of fracturing pump in the oil. The second step, I had clearly knew about the fracturing pump structure. The third step, I made some analysis of the movement and theoretical calculations for the power of the fracturing pump. The fourth step, I made programs used MATLAB software to analysize the pum
10、ps work-force load and sports. The firth step, I used thePro / ENGINEER software to create three-dimensional model and assemble the key components of 800 fracturing pump. The sixth step, I used the ANSYS software to make a finite element analysis of crankshaft and connecting rod.Key words Fracturing
11、 pump Linkage crankshaft Finite element800型压裂泵总体设计1 绪论1.1 前言压裂在油田上的应用，只有几十年的历史。在四十年代末期国外开始进行第一口井的压裂试验，到目前国内外各油田大规模的广泛应用1。压裂的实质是利用压裂泵产生高压液体传导压力，将油层压开，形成一条或数条裂缝，从而改善流体在地层中的渗流条件，减少地下流体的流动阻力。提高油井的生产能力，达到增产增注的目的。压裂已被公认是相当有效的油气井增产措施，成为改造油层，提高油气井生产能力的进攻性措施。实践表明，压裂技术的应用，不仅可以增加井的产量，大大加快油田开发的步伐，而且还能够大幅度地提高石油的
12、可采储量。由此可知，压裂泵在油田中的应用十分有意义1。1.2 研究目的和意义一般来说，在原始状态下，油层的结构和性质，除受到沉积特点的影响外，都是致密的。因而原油从油层向井筒内渗流时，也是比较缓慢的。于是，用压裂泵产生高压液体，将油层压开，形成一条或数条裂缝，从而改善流体在地层中的渗流条件，减少地下流体的流动阻力。提高油井的生产能力，达到增产增注的目的。 压裂施工时利用高压泵组，将具有一定粘度的液体高速向地层内注入。当泵的注入速度大于地层的吸收速度时，就会在井底逐渐形成很高的压力，在外来压力超过地层岩石的抗拉强度时，地层就会产生破裂或使原来的微小裂缝张开，形成较大的裂缝。随着液体的不断注入，已形成的裂缝就向地层内部延伸扩展，泵排量越大所形成的裂缝愈长，直到高压液体的注入速度与渗滤速度相等为止。 为了防止停泵以后，裂缝在上部岩石的重力作用下重新闭合，要在注入的液体中加入支撑剂(如石英
