气井涡流排液采气工具参数仿真及结构优化

为了研究不同结构参数对气井排液效果的影响,采用Fluent流体仿真软件对涡流排液采气工具进行了流场模拟。建模时采用雷诺平均假设下的N-S方程作为计算的基本方程,并采用RSM模型对N-S方程进行封闭,同时采用壁面函数处理壁面边界层的流场。分析结果表明,涡流工具的顶角对整体流场影响较小,使用时仅需满足打捞头相关尺寸即可;减小螺旋角对分离效果影响不大,同时减小螺旋角会大幅增加压力损失,因此选取螺旋角为70°;内柱直径为45 mm时有利于气、液两相的分离;最好选用1.50倍导程,倍数过大时会增加能耗。

减振铣刀切削钛合金TB6颤振和切削力分析

为研究减振铣刀(变螺旋角和变齿距铣刀)在切削钛合金TB6过程中的颤振和切削力,采用变螺旋角、变齿距和标准铣刀切削钛合金TB6,比较不同的切削速度和磨损量下3种铣刀的颤振和切削力特性;分析在磨损量分别为0.1,0.2和0.3 mm时3种铣刀的颤振和切削力随切削速度的变化,研究切削速度对颤振和切削力的影响;分析切削速度分别在25,30和35 m/min时3种铣刀的颤振和切削力随磨损量的变化,研究铣刀磨损对颤振和切削力的影响;分析在相同的切削速度和磨损量下3种铣刀的颤振和切削力,研究刀具几何结构对颤振和切削力的影响。研究结果表明:3种铣刀在切削过程中都没有发生明显的共振,随着切削速度和刀具磨损量增加,3种铣刀的颤振和切削力均呈增大趋势;刀具几何结构对于颤振的影响显著,相对于标准铣刀,改变螺旋角和齿距可以有效减小颤振;刀具几何结构对切削力的影响不明显,3种不同几何结构铣刀在不同切削速度和磨损量下的切削力规律不一致。

涡流工具排水采气技术研究

涡流排水采气技术可明显降低临界产量,增加产水和产气量,进而延长气井寿命,然涡流工具几何参数较多,对工况变化敏感,各参数间的相互影响关系不清。为此,采用数值模拟、地面试验和井下试验相结合的手段,研究了涡流工具各几何参数对不同工况的适应规律。分析结果表明:各工况下涡流工具螺旋角50°和55°均具有较好的旋流特性和损失特性,为首选螺旋角;涡流工具中心体直径与所适应产气量有直接相关性,中心体直径每增加1 mm可使最低产气量降低15%~20%;螺旋线宽度不会影响涡流工具对产气量的适应范围,但会影响工具的作用距离。所得结论可为涡流工具的设计和现场应用提供参考依据。

连续管钻井电液双螺旋传动定向器的设计

针对目前连续管钻井液压定向器定向耗时、精度较低,电驱动和电液驱动定向器结构复杂等问题,设计了一种连续管钻井电液双螺旋传动定向器,针对该定向器双螺旋传动机构的性能及工具面角度调整等方面进行了分析。分析结果表明:所设计的定向器以双螺旋传动的方式传递精度与扭矩,可在0°~360°范围内逆时针单方向调整工具面,每次调整后液压缸活塞和传动机构复位,准备下一次调整;两级螺旋副螺旋方向相同且外螺旋副导程大于内螺旋副导程的双螺旋传动更适合作为该定向器的传动方式;推导出了任意时刻工具面调整角度与液压缸活塞位移之间的函数关系。所得结论为定向器电液控制程序的建立奠定了理论基础,可为国内高端定向器的研制提供一定的借鉴。

时间分割法用于等螺旋角圆锥螺旋线的插补算法

等螺旋角刀具的容屑槽分布在一条空间等螺旋角圆锥螺旋线上 ,在数控机床上铣槽和刃磨可以大大提高精度及效率。本文提出了一种加工此类曲线的实时插补算法 ,这种方法计算简单、结果精确 ,满足数控加工的需要。

排液采气涡流工具结构参数优化实验研究

目前对涡流排液采气的机理认识不清,且鲜有分析涡流工具结构参数对排液效果的影响方面的研究报道,无法有效指导现场应用。为此,基于相似原理建立了涡流排液采气物理模拟实验装置,测试了安装不同涡流工具后的井筒压降和流量,分析了涡流工具螺旋流道宽度、流道两侧密封性和螺旋角对排液效果的影响;选取了排液最优的涡流工具并测试了临界携液流量;同时,根据两相流体动力学理论建立了最优螺旋角理论模型。实验发现:涡流工具螺旋流道两侧有效密封、并在井筒压降较小的前提下,缩小螺旋流道的流动截面可以提高涡流工具的排液效果;实验最优螺旋角为45°,与理论模型计算结果吻合较好;使用优化后的涡流工具井筒压降降幅约为9.6%,排液量约提高12.4%,临界携液流量约降低20%。研究结果表明,优化后的涡流工具增强了排液能力,最优螺旋角理论模型结果可靠,可为涡流工具设计和现场应用提供理论指导。

螺杆钻具传动轴接头表面裂纹断裂性能研究

以螺杆钻具的作业载荷为依据,对传动轴上端接头螺纹进行断裂性能研究。首先,通过强度分析,确定接头螺纹易发生断裂的危险位置;然后,考虑材料的弹塑性以及螺纹升角,建立螺纹根部含横向半椭圆表面裂纹的外螺纹接头和相啮合水帽的有限元模型,定量评价弹塑性和螺纹升角对接头断裂性能的影响。结果表明,材料塑性变形和螺纹升角对裂纹前缘J积分的影响较大,忽略这两个因素得到的结果偏于不安全。最后,利用所建立的弹塑性有限元模型,对于上扣预紧力单独作用以及上扣预紧力和工作扭矩共同作用的两种载荷条件,得到螺纹根部裂纹前缘的临界形状比及其对应的量纲为一的J积分随裂纹扩展的变化,为进一步研究螺杆钻具传动轴接头螺纹的疲劳寿命提供依据。

铝合金加工用变导程钻头切削试验

通过合理选择刀具几何参数,针对麻花钻螺旋角及导程的研究,设计一种适合加工铝合金的变导程钻头。通过与普通(恒导程)麻花钻的对比切削试验,得出结论:在切削铝合金材料时,变导程钻头的切削性能优于普通恒导程钻头。其切屑形态较好,切削力小,不易粘刀,排屑顺利,被加工孔表面质量好。

不等螺旋角立铣刀的抗振性及设计研究

分析传统立铣刀工作时产生振动的原因,提出不等螺旋角立铣刀抗振原理。根据其结构特点,推导出不等螺旋角立铣刀在圆周方向上等分隔处的刃长的计算公式。通过瓦尔特机床公司tool-studio加工软件模拟铣刀的槽形截面图,验证了公式的正确性,并举例论述公式的应用。根据公式分析了立铣刀各刃等分隔的影响因素,并得出铣刀的直径、螺旋角和齿间夹角对立铣刀刃长的影响最大,从而提出不等螺旋角立铣刀结构设计的思路。为了验证不等螺旋角立铣刀抗振性,进行拐角铣削和侧铣对比切削试验,结果表明:与传统立铣刀相比,不等螺旋角立铣刀具有抑制振动和提高工件表面粗糙度的优点。

大螺距螺旋升角可调角度螺纹车刀设计

设计了一种能转动角度的刀杆机夹式刀片,在刀体的弧面上标有刻度,刀体能在夹紧套内转动,装入刀片后可按工件螺纹升角的大小调整刀体的转动角度,用于车削不同螺距和旋向的螺纹,既节省刀具材料又提高了工作效率。

铝合金加工用变导程钻头的优化

研究发现,变导程钻头能够有效改善铝合金材料在切削钻削中出现的粘刀、排屑难、易断刀等现象,但并没有找出适合加工铝合金材料的变导程钻头设计参数。改变变导程钻头的螺旋角参数及螺旋角渐变的位置,做进一步的对比试验,找出加工铝合金材料的变导程钻头参数选取的一般规律,为以后铝合金加工用变导程钻头的参数设计奠定基础。

旋转抛物面型铣刀切削刃曲线建模

针对模具制造业中对数控加工复杂曲面的铣刀的需求越来越多的问题,设计了一种刀具端部为旋转抛物面的新型铣刀,建立了旋转抛物面型铣刀的等螺旋角切削刃曲线模型和正交螺旋形切削刃曲线模型,对所建立的切削刃曲线模型进行数值仿真,并通过SAACKE UWIF CNC刀具磨削中心制备出了旋转抛物面型铣刀,验证了旋转抛物面型铣刀切削刃曲线模型的正确性、旋转抛物面型铣刀设计及制造的可行性.

等螺旋角锥度刀具简易数控加工法

文章提出了一种在经济型数控机床上实现等螺旋角圆锥螺旋线的加工方法 ,其原理是用等导程螺旋线去逼近此种曲线。这个方法计算简单 ,结果精确 ,并可保证整段曲线上误差相等 。

非均匀螺旋角铣刀的结构分析和稳定性预测

高速铣削加工中,传统均匀螺旋角刀具不能有效抑制铣削过程中的再生颤振,但非均匀螺旋角铣刀却可以解决此类问题。本文通过分析各个铣削刃螺旋角和容屑角的空间结构关系,并结合"再生因子"探究其与再生颤振之间的关系。确定非均匀螺旋角与容屑角之间的控制方程,并建立铣削动力学模型。通过增强摄动同伦法(EMHPM)计算出非均匀螺旋角铣削加工过程中的稳定性叶瓣图。采用试验验证非均匀螺旋角刀具的有效性,利用本文方法与全变量插值法进行比较(对比试验1);利用均匀螺旋角刀具模型与非均匀螺旋角刀具模型进行比较(对比试验2)。试验结果表明,本文方法可以准确预测铣削稳定性,非均匀螺旋角可以有效提高铣削稳定性。

磨削螺旋刀具刀尖圆角的研究

通过对大螺旋角刀具刀尖圆角所形成的空间曲线进行分析,找到形成该空间曲线的方法,给出一种支片工装的结构,从而实现大螺旋角刀具刀尖圆角的磨削。

立铣刀齿数和螺旋角对铣削变截面涡旋盘影响仿真研究

变截面涡旋盘加工精度要求高,刀具的选择直接影响加工质量。通过分析涡旋压缩机工作原理以及刀具参数对铣削变截面涡旋盘的影响,建立了高速铣削HT250铸铁变截面涡旋盘的仿真模型及简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件分析了刀具齿数和螺旋角对铣削力和铣削温度的影响规律。试验表明,随着刀具齿数的增加,切向力F_(x)、径向力F_(y)和轴向力F_(z)都增大,铣削温度也逐渐增大;随着螺旋角度的增大,切向力F_(x)和径向力F_(y)减小,轴向力F_(z)增大,铣削温度先减小后增大。分析表明,合理的刀具参数可以减小涡旋齿的变形,本研究可为加工变截面涡旋盘时选择合理的刀具齿数和螺旋角提供依据和参考。

内矩形螺旋槽加工及其测量方法

以某型离合器轴为研究对象,对内矩形螺旋槽的加工及测量方法进行了探索、研究,并在生产中得到实际应用,具有广泛的推广价值。