鐵鉆工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、鐵鉆工是用來實(shí)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(diǎn)，在石油開采過程中應(yīng)用廣泛。現(xiàn)石油鉆井平臺(tái)的鉆具擰卸過程多采用液壓動(dòng)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(duì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)理論計(jì)算和動(dòng)力學(xué)分析，并進(jìn)行了關(guān)鍵承載零部件的應(yīng)力應(yīng)變分析和常用零件的疲勞壽命計(jì)算，主要工作包括以下幾部分：
　　首先，在

2、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(duì)鐵鉆工進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。以準(zhǔn)則優(yōu)化法作為優(yōu)化理論，對(duì)箱體基座、伸縮臂、夾緊鉗和沖扣鉗進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；借助機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，計(jì)算出了旋扣鉗工作時(shí)的極限位置；采用最佳切徑比原則對(duì)旋扣滾子進(jìn)行了優(yōu)化。將優(yōu)化設(shè)計(jì)后的各模塊進(jìn)行組裝，得到了鐵鉆工的最終結(jié)構(gòu)形式。
　　其次，運(yùn)用滾動(dòng)摩擦學(xué)原理對(duì)旋扣鉗模型進(jìn)行理論分析，以設(shè)計(jì)要求為規(guī)范對(duì)旋扣馬達(dá)進(jìn)行選型和參數(shù)驗(yàn)證；在計(jì)算出夾緊鉗和沖扣鉗所

3、需夾緊力的基礎(chǔ)上，計(jì)算出所需液壓缸壓力，參照液壓缸選用規(guī)則表，實(shí)現(xiàn)了液壓缸的合理選擇；對(duì)液壓元件進(jìn)行了功能分析，并設(shè)計(jì)了液壓系統(tǒng)原理圖。
　　建立了鐵鉆工的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，對(duì)鐵鉆工進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析并獲得鐵鉆工的運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線；通過數(shù)據(jù)接口將旋扣鉗模型導(dǎo)入分析模塊，以動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)理論為依據(jù)建立了各構(gòu)件的約束關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了旋扣鉗模型的仿真分析，并與理論結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。
　　最后，將三維模型導(dǎo)入Workbench中，