井口防喷器闸板轴结构优化分析

摘要：

为了充分认识和准确掌握井口防喷器闸板轴在工作状态时轴身受力变形状况、为合理改善防喷器闸板轴轴端的超大受力情况提供理论参考,以国内石油天然气钻井工程中使用的井口防喷器(U形)闸板轴为研究对象,基于弹性力学对闸板轴进行有限元分析,分析了闸板轴轴身受力情况,明确了轴身应力集中位置,并对其进行结构优化.研究结果表明:①应力集中位于轴受力部件端部轴肩处;②轴端部周向膨胀受力为轴身圆周上的最大受力方向.可以通过改变应力集中区过渡圆角半径来降低轴肩处应力集中现象,同时提出增大轴端部直径来降低各项应力的认识;③未改变尺寸的最优设计,等效应力降低了23.7％,改变尺寸后的设计,等效应力降低了61.9％,周向应力应变分别降低了49.7％、48.7％;④水平轴在其平行力的作用下,轴身周向膨胀受力最大,该力对受压圆柱杆件表面的脆性涂层有很大的破坏力.结论认为,改进后的设计大大降低了轴端部表面各项应力,同时减小了喷涂层的周向受力、提高了涂层自身稳定性、增加了防喷器的使用寿命.

关键词：井口防喷器、闸板轴、弹性力学、应力集中、等效应力、周向应力应变

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在线出版日期：2021-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：46-51