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抽油机游梁结构拓扑优化设计的应用研究

王杰  
【摘要】: 石油是工业的“血液”。我国石油企业面临着国内外市场的激烈竞争和强大挑战,急需企业不断提高管理水平和竞争力。游梁式抽油机是油田使用最广泛的开采设备,也是主要的耗能设备。现有油田95%以上的抽油机都是游梁式抽油机,但有结构比较笨重,功率太大等缺点,消耗能源也很大。从节能的角度来讲,要改变其结构笨重,同时在不改变现有的抽油机条件,不改变工人操作维护条件下,在减少运动机构的重量基础上做的研究。其提出的设计思想是:在尽可能不改变现有生产条件的前提下,通过减轻运动机构的重量,实现减少功耗,增加抽油机的效率,减低产油成本。 本文通过改变游梁的重量来得到提高抽油机的效率。把拓扑优化的思想引入到游梁的结构设计当中,用基于应力应变、柔顺度的渐进结构均匀化方法来研究游梁,对游梁进行拓扑优化,进而得到最佳的优化结构。并分析了各种游梁的在不同的荷载条件下的优化设计,得到不同体积比的优化结构,进而找到最优的拓扑结构。本方法是从新型的拓扑理论出发,为拓扑优化在抽油机等笨重机械上的结构优化研究提供了一个新的方法。


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