本文關(guān)鍵詞：JC50L-3絞車傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析及控制研究

  更多相關(guān)文章： 鉆機(jī)絞車 有限元分析 動(dòng)力學(xué)分析 氣壓系統(tǒng)

【摘要】：隨著石油鉆采環(huán)境的日益復(fù)雜,對(duì)開采石油鉆機(jī)的性能要求也越來(lái)越高。絞車作為石油鉆機(jī)起升系統(tǒng)的核心部件,其性能直接決定鉆機(jī)的鉆采能力。在我國(guó),傳統(tǒng)絞車仍在大量使用,占到相當(dāng)大的比例,而其存在設(shè)計(jì)方法落后、自動(dòng)化程度低、穩(wěn)定性和安全性較差等問(wèn)題。本課題對(duì)JZ50鉆機(jī)配套用JC50L-3絞車的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,并對(duì)其氣動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究,提高絞車工作的可靠性和自動(dòng)化程度,以解決傳統(tǒng)絞車存在的問(wèn)題,具有鉆井性能高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)平穩(wěn)和經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。本文完成的研究?jī)?nèi)容如下。對(duì)絞車的總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)石油鉆機(jī)用絞車的設(shè)計(jì)要求,確定JC50L-3絞車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,并確定關(guān)鍵零部件的型號(hào)�；贏baqus軟件的顯式動(dòng)力學(xué)算法對(duì)絞車傳動(dòng)系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行有限元分析。仿真得出絞車滾筒軸和滾筒體的應(yīng)力云圖和位移云圖,根據(jù)API要求對(duì)它們的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行分析和校核。采用SIMP法對(duì)滾簡(jiǎn)體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,使?jié)L筒體在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前提下,重量實(shí)現(xiàn)輕量化。在確定鏈輪參數(shù)、分析鏈條受力和瞬時(shí)速度的變化規(guī)律基礎(chǔ)上,采用ADAMS軟件建立傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,仿真得出鏈條的速度、所受載荷和頻域,以及鏈輪的角加速度和各傳動(dòng)軸的角速度變化曲線,分析絞車鏈傳動(dòng)的穩(wěn)定性。基于有限元理論和動(dòng)力學(xué)仿真數(shù)據(jù),得出鏈節(jié)和鏈輪的應(yīng)力云圖和位移云圖,對(duì)它們的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行分析和校核；得出傳動(dòng)系統(tǒng)的模態(tài)振型,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。對(duì)絞車的換擋氣控回路和防碰天車氣控回路進(jìn)行設(shè)計(jì)�；贏MESim軟件,建立氣控回路的仿真模型,對(duì)換擋和防碰動(dòng)作進(jìn)行模擬分析,得出氣壓系統(tǒng)各端口壓力隨時(shí)間變化曲線圖,驗(yàn)證氣控回路設(shè)計(jì)的正確性。完成絞車傳動(dòng)系統(tǒng)和氣控回路的調(diào)試,驗(yàn)證絞車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和氣控回路設(shè)計(jì)的正確性以及是否能達(dá)到設(shè)計(jì)目的。調(diào)試的結(jié)果表明,JC50L-3絞車啟動(dòng)后運(yùn)行平穩(wěn),系統(tǒng)噪聲低,換擋和防碰動(dòng)作的靈敏度較高,完全滿足使用要求。
【關(guān)鍵詞】：鉆機(jī)絞車 有限元分析 動(dòng)力學(xué)分析 氣壓系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE922
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題的研究目的和意義12-13
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容13
• 1.5 本章小結(jié)13-15
• 第二章 JC50L-3絞車總體設(shè)計(jì)方案15-20
• 2.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)15
• 2.1.1 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式確定15
• 2.1.2 柴油機(jī)型號(hào)確定15
• 2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)15-16
• 2.2.1 傳動(dòng)方式確定15-16
• 2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理16
• 2.3 控制系統(tǒng)16-17
• 2.4 潤(rùn)滑系統(tǒng)17
• 2.5 制動(dòng)系統(tǒng)17-19
• 2.5.1 制動(dòng)方式確定17
• 2.5.2 剎車盤型號(hào)確定17-18
• 2.5.2.1 最大鉤載17
• 2.5.2.2 最大快繩拉力17-18
• 2.5.2.3 最大制動(dòng)力矩18
• 2.5.2.4 單鉗制動(dòng)力矩18
• 2.5.2.5 剎車鉗數(shù)目18
• 2.5.2.6 液壓系統(tǒng)壓力18
• 2.5.3 防碰天車裝置18-19
• 2.6 本章小結(jié)19-20
• 第三章 JC50L-3絞車傳動(dòng)部件的有限元分析20-33
• 3.1 Abaqus軟件簡(jiǎn)介20
• 3.2 滾筒軸有限元分析20-25
• 3.2.1 模型建立20-21
• 3.2.2 邊界條件約束21
• 3.2.3 載荷工況分析21-23
• 3.2.4 仿真結(jié)果分析23-25
• 3.3 滾筒體有限元分析25-32
• 3.3.1 模型建立25-26
• 3.3.2 邊界條件約束26
• 3.3.3 載荷工況分析26-27
• 3.3.4 仿真結(jié)果分析27-29
• 3.3.5 拓?fù)鋬?yōu)化29-32
• 3.3.5.1 拓?fù)鋬?yōu)化過(guò)程29
• 3.3.5.2 網(wǎng)格劃分29
• 3.3.5.3 邊界條件和優(yōu)化目標(biāo)29
• 3.3.5.4 優(yōu)化結(jié)果分析29-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 JC50L-3絞車鏈傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析33-49
• 4.1 ADAMS軟件簡(jiǎn)介33
• 4.2 滾子鏈參數(shù)確定33-37
• 4.2.1 鏈輪參數(shù)確定33-34
• 4.2.2 鏈條受力分析34-36
• 4.2.3 鏈條瞬時(shí)速度分析36-37
• 4.3 鏈傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析37-42
• 4.3.1 傳動(dòng)模型建立37-38
• 4.3.2 仿真模型參數(shù)設(shè)置38
• 4.3.3 仿真結(jié)果分析38-42
• 4.3.3.1 傳動(dòng)軸的角速度分析38-39
• 4.3.3.2 鏈條的速度分析39-40
• 4.3.3.3 鏈輪的角加速度分析40
• 4.3.3.4 沖擊載荷分析40-41
• 4.3.3.5 頻域分析41-42
• 4.4 滾子鏈的有限元分析42-45
• 4.4.1 內(nèi)鏈節(jié)的有限元分析43-44
• 4.4.2 外鏈節(jié)的有限元分析44
• 4.4.3 鏈輪的有限元分析44-45
• 4.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的模態(tài)分析45-48
• 4.5.1 模態(tài)分析前處理45-46
• 4.5.2 仿真結(jié)果分析46-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第五章 JC50L-3絞車氣控系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-58
• 5.1 氣控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)49-52
• 5.1.1 氣控系統(tǒng)主要參數(shù)確定49
• 5.1.2 換檔氣控回路設(shè)計(jì)49-51
• 5.1.3 防碰天車氣控回路設(shè)計(jì)51
• 5.1.4 氣控系統(tǒng)主要元件選取51-52
• 5.1.4.1 電動(dòng)壓縮機(jī)確定51-52
• 5.1.4.2 氣控元件確定52
• 5.2 基于AMESim氣控系統(tǒng)建模與仿真52-57
• 5.2.1 AMESim軟件簡(jiǎn)介52
• 5.2.2 系統(tǒng)建模52-54
• 5.2.3 仿真結(jié)果分析54-57
• 5.2.3.1 換檔氣控回路分析54-56
• 5.2.3.2 防碰天車氣控回路分析56-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第六章 JC50L-3絞車氣控系統(tǒng)調(diào)試58-62
• 6.1 換擋氣控回路調(diào)試58-60
• 6.2 防碰天車氣控回路調(diào)試60-61
• 6.3 本章小結(jié)61-62
• 第七章 研究工作總結(jié)與展望62-64
• 7.1 全文總結(jié)62-63
• 7.2 工作展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利68-69
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的研究項(xiàng)目69-70

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本文編號(hào)：801839