本文關(guān)鍵詞：齒輪齒條鉆機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究

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【摘要】：目前,國內(nèi)許多油田都已進(jìn)入了石油開采后期階段,開采難度也不斷加大,各種先進(jìn)的開采方法和設(shè)備得到廣泛的應(yīng)用和推廣,齒輪齒條鉆機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。齒輪齒條鉆機(jī)是以上世紀(jì)七十年代的非開挖水平鉆機(jī)為原型演變而來的。它沒有了傳統(tǒng)鉆機(jī)的絞車、大鉤和鋼絲繩、游動(dòng)系統(tǒng),取而代之的是通過齒輪齒條的嚙合來傳遞動(dòng)力,齒輪的正反轉(zhuǎn),就能帶動(dòng)頂驅(qū)在井架上上下運(yùn)動(dòng),因此它既能給鉆柱提供上提力,又能給鉆柱提供下壓力,表現(xiàn)出傳統(tǒng)鉆機(jī)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。再者它結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便,作為一種新型的鉆機(jī),它表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。然而齒輪齒條鉆機(jī)并沒有在現(xiàn)場得到廣泛的應(yīng)用,一方面是由于現(xiàn)場對(duì)新技術(shù)比較陌生,一般都采用比較保守的設(shè)備以保證作業(yè)的穩(wěn)定性；另一方面對(duì)于齒輪齒條鉆機(jī)本身而言,也有問題需要解決。齒輪齒條鉆機(jī)與傳動(dòng)轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)所受載荷差別主要體現(xiàn)在：(1)傳統(tǒng)鉆機(jī)由于鋼絲繩的阻尼作用,鉆進(jìn)過程中鉆柱的動(dòng)載很大一部分都被鋼絲繩消耗；而齒輪齒條鉆機(jī)的頂驅(qū)與井架通過齒輪齒條的相連接,鉆柱的動(dòng)載或直接或間接的作用在井架上。(2)傳統(tǒng)鉆機(jī)作業(yè)時(shí),大鉤下懸掛的載荷通過鋼絲繩作用在井架頂端的天車上,載荷的作用點(diǎn)不變；而齒輪齒條鉆機(jī)作業(yè)時(shí),頂驅(qū)懸掛的載荷隨著頂驅(qū)在井架上上下運(yùn)動(dòng),作用點(diǎn)發(fā)生變化。相較于傳統(tǒng)鉆機(jī),齒輪齒條鉆機(jī)的井架所受的載荷更為復(fù)雜,井架作為鉆機(jī)最主要的承載部件,井架的穩(wěn)定性直接關(guān)乎齒輪齒條鉆機(jī)的整體穩(wěn)定性。本文研究齒輪齒條鉆機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué),主要對(duì)齒輪齒條鉆機(jī)井架的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。針對(duì)于齒輪齒條鉆機(jī)的受力情況,現(xiàn)展開對(duì)齒輪齒條鉆機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究,具體研究內(nèi)容如下。(1)根據(jù)齒輪齒條鉆機(jī)井架的參數(shù),通過合理的簡化與假設(shè),采用Solidworks軟件建立了齒輪齒條鉆機(jī)井架的幾何模型,并導(dǎo)入Workbench軟件,建立井架的有限元模型,為后文分析奠定了模型基礎(chǔ)。(2)根據(jù)齒輪齒條鉆機(jī)的實(shí)際工況,對(duì)其井架進(jìn)行了靜力學(xué)分析,計(jì)算了在幾種工況下井架的應(yīng)力與變形,并分析了隨著頂驅(qū)在井架上上下運(yùn)動(dòng)時(shí)井架應(yīng)力和變形的變化規(guī)律。(3)開展齒輪齒條鉆機(jī)井架動(dòng)力學(xué)分析特性研究,完成齒輪齒條鉆機(jī)井架的模態(tài)分析,提取井架前十階振動(dòng)固有頻率值,發(fā)現(xiàn)井架振動(dòng)頻率主要集中在低頻,更進(jìn)一步地對(duì)井架進(jìn)行了諧響應(yīng)分析,發(fā)現(xiàn)在一系列簡諧頻率的作用下,井架的共振主要發(fā)生在井架低階自振頻率附近,且其激振作用點(diǎn)不同,對(duì)井架的影響也不同。(4)對(duì)井下鉆柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行初步研究,建立了鉆柱縱向和扭轉(zhuǎn)相互耦合振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,經(jīng)過一定簡化,采用攝動(dòng)法近似求解出鉆柱縱扭耦合振動(dòng)的解,得到鉆柱縱扭耦合振動(dòng)的規(guī)律。進(jìn)而將所計(jì)算的結(jié)果施加在井架有限元模型上,分析在此載荷下井架的變形規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn)井架受扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響較大,井架前扇兩條大腿是井架的薄弱點(diǎn),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以加強(qiáng)。綜上所述,本文以齒輪齒條鉆機(jī)系統(tǒng)為研究對(duì)象,主要研究了井架動(dòng)、靜力學(xué)特性,對(duì)齒輪齒條鉆機(jī)井架的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了一定的依據(jù)和參考。
【關(guān)鍵詞】：齒輪齒條鉆機(jī) 動(dòng)力學(xué)分析 鉆柱振動(dòng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：長江大學(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4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究目的及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展11-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 齒輪齒條鉆機(jī)結(jié)構(gòu)分析及建模16-22
• 2.1 齒輪齒條鉆機(jī)結(jié)構(gòu)分析16-18
• 2.2 井架模型18-20
• 2.3 有限元分析理論20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 第3章 齒輪齒條鉆機(jī)井架靜力學(xué)分析22-39
• 3.1 恒載工況22-25
• 3.2 工作載荷工況25-31
• 3.3 自然載荷工況31-36
• 3.4 井架穩(wěn)定性分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 齒輪齒條鉆機(jī)井架動(dòng)力學(xué)分析39-52
• 4.1 齒輪齒條鉆機(jī)井架模態(tài)分析39-43
• 4.2 齒輪齒條鉆機(jī)井架諧響應(yīng)分析43-50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 第5章 井架瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析52-76
• 5.1 鉆柱動(dòng)力學(xué)模型的建立52-55
• 5.2 鉆柱非線性縱扭耦合動(dòng)力學(xué)模型求解55-59
• 5.3 縱扭耦合實(shí)例計(jì)算結(jié)果及分析59-63
• 5.4 齒輪齒條鉆機(jī)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬63-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第6章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 本文結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 個(gè)人簡介84-85

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張松青;趙曉運(yùn);;齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究[J];煤礦機(jī)械;2007年12期

2 畢洪河;齒輪齒條副磨損間隙的測定與補(bǔ)償(二)[J];鐵道機(jī)車車輛工人;1997年06期

3 王春秀;消除齒輪齒條傳動(dòng)進(jìn)給誤差的方法[J];寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1999年01期

4 牛學(xué)義;任秀青;金霖龍;;低成本齒輪齒條機(jī)構(gòu)在重型機(jī)床中的應(yīng)用[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2009年06期

5 曹宇光;張卿;張士華;;自升式平臺(tái)齒輪齒條強(qiáng)度有限元分析[J];中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年06期

6 王金龍;;雙齒輪齒條消隙結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究[J];齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

7 曹宇光;張士華;李森;劉海超;;自升式平臺(tái)齒輪齒條損傷溫度檢測方法[J];中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年03期

8 范利敏,肖國憲;雙齒輪齒條伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J];煤礦機(jī)械;1989年11期

9 殿龍;;齒輪齒條式光柵位移檢測裝置[J];設(shè)備管理與維修;1991年11期

10 畢洪河;齒輪齒條副磨損間隙的測定與補(bǔ)償(三)[J];鐵道機(jī)車車輛工人;1997年07期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 杜世勤;章躍進(jìn);江建中;;新型磁齒輪原理及其應(yīng)用[A];第十一屆中國小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

2 尹樹孟;徐長航;陳國明;苑思敏;楊玉生;王運(yùn)安;;自升式海洋平臺(tái)齒輪齒條升降裝置精細(xì)動(dòng)態(tài)接觸有限元分析[A];第十三屆中國科協(xié)年會(huì)第13分會(huì)場-海洋工程裝備發(fā)展論壇論文集[C];2011年

3 苑思敏;陳國明;徐長航;尹樹孟;楊玉生;王運(yùn)安;;自升式海洋平臺(tái)齒輪齒條升降裝置動(dòng)力學(xué)仿真分析[A];紀(jì)念徐秉漢院士船舶與海洋結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

4 李從權(quán);鄒小波;;一種新型垃圾打包機(jī)的設(shè)計(jì)[A];2010全國機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù)(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

5 宋廣興;藺振;張鑫;吉光學(xué);劉松;劉明爽;;自升式平臺(tái)齒輪齒條升降裝置三維接觸有限元分析[A];2008年度海洋工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

6 鄧小軍;;基于SOLIDWORKS和ANSYS的齒輪齒條式儲(chǔ)料機(jī)的研制[A];第十二屆中國覆銅板技術(shù)·市場研討會(huì)論文集[C];2011年

7 劉向;鐘立杰;張幫琴;;CATIA繪制漸開線變位斜齒輪及齒輪齒條運(yùn)動(dòng)仿真研究[A];第九屆河南省汽車工程技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 北京碧斯凱農(nóng)業(yè)科技有限公司 干天廣;溫室頂窗類型及選擇[N];中國花卉報(bào);2010年

2 ;膠囊機(jī)的日常維護(hù)[N];中國包裝報(bào);2003年

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1 杜世勤;新型磁齒輪復(fù)合電機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D];上海大學(xué);2010年

2 王利利;磁場調(diào)制型永磁齒輪與低速電機(jī)的研究[D];浙江大學(xué);2012年

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1 閆旭光;斜直井煤層氣鉆機(jī)起升系統(tǒng)設(shè)計(jì)與理論研究[D];西安石油大學(xué);2015年

2 王慶國;自升式海洋平臺(tái)升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 姜旭;旋轉(zhuǎn)變直線傳動(dòng)磁性齒輪的研究[D];東北大學(xué);2013年

4 閆冠宇;磁阻式大變比降速磁性齒輪的研究[D];東北大學(xué);2014年

5 信宇;圓柱密切齒輪輪齒應(yīng)力分析[D];東北大學(xué);2014年

6 張秀文;高性能磁力齒輪的傳動(dòng)性能分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

7 蔡俊;齒輪齒條鉆機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[D];長江大學(xué);2016年

8 張卿;自升式平臺(tái)齒輪齒條升降機(jī)構(gòu)強(qiáng)度分析[D];中國石油大學(xué);2010年

9 王雙全;磁阻—永磁磁性齒輪的研究[D];東北大學(xué);2010年

10 陳匡非;平行軸永磁齒輪的特性研究[D];中國科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2003年

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本文編號(hào)：827571