本文關鍵詞：鐵鉆工的結構設計與動力學分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鐵鉆工是用來實現(xiàn)鉆桿、套管等鉆具連接的工具,具有安全性能高,操作性好等優(yōu)點,在石油開采過程中應用廣泛�，F(xiàn)石油鉆井平臺的鉆具擰卸過程多采用液壓動力鉗,但是國內(nèi)鐵鉆工工作過程中常出現(xiàn)工作性能不穩(wěn)定和旋扣鉗打滑等問題。本文針對以上問題和功能需求開展了鐵鉆工整體方案的研究,包括結構設計、液壓系統(tǒng)設計、運動學理論計算和動力學分析,并進行了關鍵承載零部件的應力應變分析和常用零件的疲勞壽命計算,主要工作包括以下幾部分:首先,在分析了鐵鉆工各組成部件、工作原理以及工作性能參數(shù)后,對鐵鉆工進行了模塊化設計。以準則優(yōu)化法作為優(yōu)化理論,對箱體基座、伸縮臂、夾緊鉗和沖扣鉗進行了結構優(yōu)化設計;借助機構運動學理論,計算出了旋扣鉗工作時的極限位置;采用最佳切徑比原則對旋扣滾子進行了優(yōu)化。將優(yōu)化設計后的各模塊進行組裝,得到了鐵鉆工的最終結構形式。其次,運用滾動摩擦學原理對旋扣鉗模型進行理論分析,以設計要求為規(guī)范對旋扣馬達進行選型和參數(shù)驗證;在計算出夾緊鉗和沖扣鉗所需夾緊力的基礎上,計算出所需液壓缸壓力,參照液壓缸選用規(guī)則表,實現(xiàn)了液壓缸的合理選擇;對液壓元件進行了功能分析,并設計了液壓系統(tǒng)原理圖。建立了鐵鉆工的運動學模型,對鐵鉆工進行運動學分析并獲得鐵鉆工的運動學曲線;通過數(shù)據(jù)接口將旋扣鉗模型導入分析模塊,以動力學和運動學相關理論為依據(jù)建立了各構件的約束關系,實現(xiàn)了旋扣鉗模型的仿真分析,并與理論結果進行了對比,驗證了設計的正確性。最后,將三維模型導入Workbench中,對牙板、鉆桿接頭、旋扣鉗主動臂進行靜力學分析,得到了各零部件的應力應變云圖,驗證了關鍵受力部件的可靠性;通過對鐵鉆工易損部件牙板進行疲勞壽命分析,驗證了牙板結構和材料選用的合理性,為鐵鉆工的實際生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
【關鍵詞】：鐵鉆工 結構優(yōu)化 液壓系統(tǒng) 動力學分析 靜力學計算
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE92
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 未來發(fā)展趨勢15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16
• 1.5 本章小結16-17
• 第二章 鐵鉆工結構方案設計17-38
• 2.1 鐵鉆工功能需求17-19
• 2.2 立柱箱體總成的方案設計19-22
• 2.2.1 底座的設計19-20
• 2.2.2 回轉裝置的設計20-21
• 2.2.3 立柱和升降油缸的設計21-22
• 2.3 伸縮臂的結構設計22-23
• 2.4 旋扣鉗的設計23-34
• 2.4.1 旋扣機構的運動分析27-29
• 2.4.2 馬達傳動結構的設計29-30
• 2.4.3 旋扣鉗安裝高度的確定30-32
• 2.4.4 滾子直徑的設計計算32-34
• 2.5 夾緊鉗和沖扣鉗的結構設計34-36
• 2.6 連接支座的設計36-37
• 2.7 本章小結37-38
• 第三章 鐵鉆工液壓系統(tǒng)設計38-46
• 3.1 液壓馬達的設計38-40
• 3.2 液壓缸的選用與計算40-45
• 3.2.1 夾緊液壓缸的選用40-44
• 3.2.2 沖扣鉗扭轉液壓缸的選用44-45
• 3.3 液壓元器件的選用與液壓系統(tǒng)的結構原理圖45
• 3.4 本章小結45-46
• 第四章 鐵鉆工的運動學與動力學仿真46-60
• 4.1 運動學仿真基礎46-47
• 4.1.1 剛體的位姿描述46-47
• 4.2 鐵鉆工的運動學仿真47-51
• 4.3 鐵鉆工旋扣鉗的動力學仿真51-59
• 4.3.1 ADAMS簡介51-54
• 4.3.2 仿真模型的建立54
• 4.3.3 添加約束及驅動54-56
• 4.3.4 旋扣鉗仿真結果分析56-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第五章 鐵鉆工關鍵承載零件的強度分析60-68
• 5.1 有限元分析軟件Workbench簡介60-61
• 5.2 關鍵部件的靜力學分析61-67
• 5.2.1 牙板和鉆桿的靜力學分析61-65
• 5.2.2 旋扣鉗主動臂的靜力學分析65-67
• 5.3 本章小結67-68
• 第六章 總結與展望68-70
• 6.1 總結68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文和專利74
• 攻讀碩士學位期間參加的科研項目74

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本文編號：424025