牙轮钻头单金属密封结构优化研究

牙轮钻头单金属密封结构优化研究

论文摘要

牙轮钻头单金属密封结构起到阻碍钻井液进入轴承腔、防止润滑脂泄漏的作用,但是单金属密封结构在高转速、高钻压情况下容易失效。为了提升单金属密封结构的密封性能,使用ABAQUS建立其有限元模型,分析静环斜面倾角、静环楔入角和动密封面长度变化对动密封面接触应力的影响规律。结果表明:静环斜面倾角从13°到21°的变化过程中,最大接触应力逐渐增加,且峰值都出现在动密封面的外侧0.5 mm处;动密封面接触长度从2.5 mm到4.5mm的变化过程中,接触应力逐渐增大,但变化不明显;静环楔入角从1°增至9°时,接触应力呈减小趋势,且变化也不明显,最大值分布在动密封面的外侧。因此,静环斜面倾角对接触应力影响较大,而静环楔入角和动密封面接触长度相对较小。利用正交优化实验进行密封结构的敏感性研究,得到密封结构最优结构参数。优化后最大接触应力增加62.72%,平均接触应力增加17.02%,提高了单金属密封结构的密封性能。

论文目录

  • 1 单金属密封结构参数
  • 2 有限元模型的建立
  • 3 结构参数对接触应力的影响分析
  •   3.1 原始结构接触应力分析
  •   3.2 结构参数变化对接触应力的影响
  •     3.2.1 静环倾角的影响
  •     3.2.2 接触长度的影响
  •     3.2.3 静环楔入角的影响
  • 4 单金属密封结构参数优化
  •   4.1 正交试验设计及结果
  •   4.2 结构参数显著性分析
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 李斌,刘俊,卢大伟,吴明明,陈宏宇

    关键词: 牙轮钻头,单金属密封结构,接触应力

    来源: 润滑与密封 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 西南石油大学机电工程学院

    分类号: TE921.1

    页码: 98-102

    总页数: 5

    文件大小: 586K

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