井口防喷器闸板轴结构优化分析
王浩华1 秦 浩1，2 贾锦秀3
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作者单位：1. 西华大学能源与动力工程学院，四川 成都 610039； 2. 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室，四川 成都 610039； 3. 中国石油集团东方地球物理勘探公司西南物探分公司，四川 成都 610213
中文关键词：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
英文关键词：
中文摘要：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。
英文摘要：