基于CAD-CAE的ZP495轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可行性研究.pdf

1、以ZP495轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，總結(jié)國(guó)內(nèi)外對(duì)ZP495轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究狀況，深入研究了石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤的工作原理和狀況。通過(guò)對(duì)石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的的動(dòng)力配置進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用AutoCAD和三維軟件Pro/E對(duì)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的變速箱、轉(zhuǎn)盤輸入軸、錐齒輪等關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并應(yīng)用有限元分析軟件分別對(duì)變速箱、轉(zhuǎn)盤輸入軸、錐齒輪等所建立的模型進(jìn)行了接觸應(yīng)力分析、靜態(tài)分析和模態(tài)分析，模擬出轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)際工況下變速箱齒輪嚙合的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、轉(zhuǎn)盤輸入

2、軸和轉(zhuǎn)盤錐齒輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。本研究對(duì)目前國(guó)內(nèi)最深井鉆機(jī)所配置的ZP495轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)理論和方法有一定的理論參考價(jià)值。
　　 本論文主要工作內(nèi)容及取得的研究成果如下：
　　 (1)闡述了ZP495轉(zhuǎn)盤的基本結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)。對(duì)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)裝置的方案選定，做出了詳細(xì)的比較，從鉆井的實(shí)際需要出發(fā)，綜合考慮其工藝性、可靠性等，選用合理驅(qū)動(dòng)方案，根據(jù)ZP495轉(zhuǎn)盤需求和所需功率選取交流變頻異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)性能選取變頻器，并且為ZP

3、495轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行選型，最終確定轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總體方案。
　　 (2)根據(jù)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)原理和各零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，忽略倒角、鍵槽等小尺寸特征并經(jīng)過(guò)其他合理簡(jiǎn)化，在Pro/E中建立了轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變速箱齒輪的三維幾何模型，為后續(xù)的有限元分析及動(dòng)力學(xué)仿真分析提供了幾何模型；采用有限元分析方法，利用I-DEAS軟件，辨識(shí)了轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變速箱高低擋齒輪的扭轉(zhuǎn)剛度。通過(guò)線性靜力學(xué)分析計(jì)算了齒輪變速箱內(nèi)的兩擋齒輪傳動(dòng)的扭轉(zhuǎn)剛度

4、，在此基礎(chǔ)上，建立了轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)化的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)高低速擋齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)分析，研究高低速齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)特性。
　　 (3)利用ANSYS分析軟件對(duì)轉(zhuǎn)盤輸入軸進(jìn)行靜態(tài)及模態(tài)分析，分析轉(zhuǎn)盤輸入軸所產(chǎn)生的振動(dòng)及對(duì)齒輪嚙合所產(chǎn)生的影響。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)盤錐齒輪進(jìn)行仿真建模，分別采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析計(jì)算錐齒輪齒根應(yīng)力，比較靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析和常規(guī)計(jì)算方法及軸向力對(duì)齒根應(yīng)力的影響。
　　 本研究工作對(duì)今后超深井石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)