基于有限疲劳寿命的压裂泵盘根铜套优化设计

作者：王波; 王江阳; 赵崇胜; 黄鲲鹏; 程明皓; 胡勇

来源：机械设计, 2023, S2: 168-174.

DOI：10.13841/j.cnki.jxsj.2023.s2.026

• 铜套
• 盘根
• 疲劳寿命
• 电动压裂泵
• 液力端
• 优化设计

针对高压压裂泵现场施工中由于铜套裂纹引起液力端盘根密封总成快速失效的现象，提出了优化铜套开口角度α和底部圆角R，进行基于有限疲劳寿命的压裂泵盘根铜套优化设计方法。首先，通过现场施工中的4.5 in(1 in=2.54cm)V形铜套损坏情况，估算了现有V形铜套的疲劳寿命为2 830 000次；然后，使用SolidWorks Simulation建立了4.5 in V形铜套的静力学有限元模型，反推确定了吸入缸压强传递系数为0.3，对4.5 in V形铜套进行了疲劳分析，计算了疲劳寿命为2 797 000次；最后，计算了4.5,4,3.75,3.25和5 in V形铜套在不同开口角度和圆角的疲劳寿命。结果表明：优化设计后的4 in V形铜套在开口角度改为120°后疲劳寿命增大了81.5倍，现场测试满足在液缸最大生命周期内不再产生疲劳裂纹；通过现场施工数据反推传递系数，验证疲劳寿命计算方法的有效性，优化设计了5种压力等级下铜套的开口角度和圆角。同时，为其他型号盘根铜套优化设计提供了参考方法。

• 单位
  中国东方电气集团有限公司; 四川宏华电气有限责任公司