油浸条件下螺杆泵定子橡胶疲劳寿命研究

油浸条件下螺杆泵定子橡胶疲劳寿命研究采油螺杆泵一般应用于浅井,并且有较短的寿命,提高螺杆泵的使用寿命一直是一个亟待解决的问题。

通过现场调研,定子橡胶的疲劳是导致螺杆泵失效的重要原因之一。

目前,主要使用疲劳试验的方法来测试橡胶产品的疲劳寿命,但这种方法成本高,周期长,所以很难测试各种橡胶产品的疲劳寿命。

目前国内很少研究螺杆泵定子的疲劳性能,特别是油浸条件下螺杆泵定子橡胶的疲劳性能。

为了使螺杆泵定子橡胶的疲劳寿命符合油田环境,选用断裂力学理论和数值模拟理论对螺杆泵的疲劳寿命进行了研究。

建立了油浸条件下的螺杆泵定子橡胶疲劳寿命的预测模型,对螺杆泵疲劳寿命的研究具有重大意义。

进行在不同温度下油浸与非油浸条件下的单轴拉伸与平面剪切试验,得到了不同温度下油浸与非油浸条件下的应力应变曲线,揭示了不同温度下油浸与非油浸状态下应力应变关系随着温度的变化趋势。

基于试验数据,利用ABAQUS软件对两种典型的本构模型进行的拟合对比分析,对拟合效果好的本构模型进行温度、油浸条件的修正,确定一个与温度、油浸相关的螺杆泵的定子橡胶材料的本构模型。

基于以上修正得到的与温度油浸相关的螺杆泵定子橡胶材料的本构模型对螺杆泵进行力学特性分析,分析了接触应力、等效应力及应变的分布规律,确立了螺杆泵定子橡胶的疲劳危险截面。

根据上述理论,开展了常温条件下不同预制切口的油浸与非油浸条件下的橡胶试件的疲劳试验,获得了常温条件下油浸与非油浸介质下在不同预制切口时的疲劳寿命曲线,建立了常温油浸与非油浸介质下的螺杆泵定子橡胶疲劳寿命预测模型。

根据螺杆泵力学特性分析结果,确定螺杆泵定子橡胶的应变能释放率范围,再基于常温条件下油浸与非油浸介质下的螺杆泵定子橡胶疲劳寿命的预测模型,对常温状态下油浸与非油浸介质下的螺杆泵定子橡胶的疲劳寿命进行预测,结果表明,在常温条件下,螺杆泵经油浸后寿命明显降低。