本文關(guān)鍵詞：鐵鉆工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鐵鉆工是用來(lái)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(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用廣泛�，F(xiàn)石油鉆井平臺(tái)的鉆具擰卸過(guò)程多采用液壓動(dòng)力鉗,但是國(guó)內(nèi)鐵鉆工工作過(guò)程中常出現(xiàn)工作性能不穩(wěn)定和旋扣鉗打滑等問(wèn)題。本文針對(duì)以上問(wèn)題和功能需求開(kāi)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(xiàn);通過(guò)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,對(duì)牙板、鉆桿接頭、旋扣鉗主動(dòng)臂進(jìn)行靜力學(xué)分析,得到了各零部件的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D,驗(yàn)證了關(guān)鍵受力部件的可靠性;通過(guò)對(duì)鐵鉆工易損部件牙板進(jìn)行疲勞壽命分析,驗(yàn)證了牙板結(jié)構(gòu)和材料選用的合理性,為鐵鉆工的實(shí)際生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：鐵鉆工 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 液壓系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué)分析 靜力學(xué)計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 鐵鉆工結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)19-22
• 2.2.1 底座的設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.2 回轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)20-21
• 2.2.3 立柱和升降油缸的設(shè)計(jì)21-22
• 2.3 伸縮臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.4 旋扣鉗的設(shè)計(jì)23-34
• 2.4.1 旋扣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析27-29
• 2.4.2 馬達(dá)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算32-34
• 2.5 夾緊鉗和沖扣鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-36
• 2.6 連接支座的設(shè)計(jì)36-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 第三章 鐵鉆工液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-46
• 3.1 液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)38-40
• 3.2 液壓缸的選用與計(jì)算40-45
• 3.2.1 夾緊液壓缸的選用40-44
• 3.2.2 沖扣鉗扭轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)原理圖45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 鐵鉆工的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真46-60
• 4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真基礎(chǔ)46-47
• 4.1.1 剛體的位姿描述46-47
• 4.2 鐵鉆工的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真47-51
• 4.3 鐵鉆工旋扣鉗的動(dòng)力學(xué)仿真51-59
• 4.3.1 ADAMS簡(jiǎn)介51-54
• 4.3.2 仿真模型的建立54
• 4.3.3 添加約束及驅(qū)動(dòng)54-56
• 4.3.4 旋扣鉗仿真結(jié)果分析56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 鐵鉆工關(guān)鍵承載零件的強(qiáng)度分析60-68
• 5.1 有限元分析軟件Workbench簡(jiǎn)介60-61
• 5.2 關(guān)鍵部件的靜力學(xué)分析61-67
• 5.2.1 牙板和鉆桿的靜力學(xué)分析61-65
• 5.2.2 旋扣鉗主動(dòng)臂的靜力學(xué)分析65-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和專(zhuān)利74
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目74

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