《兰州理工大学》2008年硕士论文

发布时间：2016-08-05 21:11

  本文关键词：铁钻工夹持拧卸机构研究与机液联合仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

《兰州理工大学》 2008年

TZG216-110型铁钻工的机构研究

于昊  

【摘要】： 在石油开采钻、修井过程中,采用传统的生产方式和使用笨重的液压动力大钳操作不便,并存在许多的安全隐患,影响工作效率的提高。在自动化钻井生产中,铁钻工是目前最先进的扭矩旋扣设备,可完成钻杆、套管等钻具的旋扣连接工作,提高了生产的效率和安全性,是现代化钻井中重要的自动化设备之一。为了提高钻、修井生产安全性和工作效率,实现自动化监控生产,为钻井平台无人化生产打下基础,设计出了参数优化、应用广泛的TZG216-110型铁钻工,并对铁钻工的设计方案进行研究。 本文通过对目前国际市场常见类型铁钻工产品的对比分析,对铁钻工的结构、工作原理、技术参数进行说明。同时结合我国生产状况,通过对国内液压大钳和国外铁钻工产品的工作原理、性能参数、设计方案的对比分析,探讨TZG216-110型铁钻工的设计方案。通过对铁钻工的静力学和动力学分析,确定具体的结构形式,对铁钻工的主要部件进行了设计及计算。结构设计的主要部分包括支撑部分、铰接臂部分和钳体部分的设计。 通过动力学分析,建立了铁钻工的数学模型。用三维工程设计软件Pro/Engineer对铁钻工进行虚拟设计,包括零部件的3D建模、虚拟装配及模型的输出等。同时使用Workbench软件对关键件进行安全性和可行性分析。 另外,本文阐述了铁钻工产品的现状,并对铁钻工的发展方向做出展望。针对目前国内石油生产情况和石油设备现状,讨论铁钻工国产化的发展方向。

【关键词】：
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TE921
【目录】：

摘要7-8

Abstract8-9

插图索引9-11

附表索引11-12

第1章 绪论12-16

1.1 扭矩旋扣设备简介12-13

1.2 铁钻工的定义13

1.3 铁钻工目前的发展状况13-14

1.4 铁钻工在现代化钻井中的前景分析14

1.5 本课题提出的意义14-16

第2章 铁钻工的现状分析16-25

2.1 动力大钳与铁钻工对比分析16-18

2.1.1 结构对比16

2.1.2 工作原理对比16

2.1.3 操作方式对比16-17

2.1.4 工作效率对比17-18

2.2 目前国外铁钻工现状18-21

2.2.1 产品概况18-21

2.2.2 参数情况21

2.3 铁钻工的发展趋势21-22

2.4 国内旋扣设备现状22-25

第3章 TZG216-110铁钻工的机构研究25-48

3.1 TZG216-110主要结构及性能参数25-28

3.1.1 主要结构26-27

3.1.2 性能参数27

3.1.3 技术特点27-28

3.2 旋扣钳的设计28-31

3.3 下部钳体的设计31-38

3.3.1 冲扣钳的设计31-37

3.3.2 夹紧钳的设计37-38

3.4 铰接臂的设计38-42

3.5 腕部设计42

3.6 支撑立柱的设计42-43

3.7 材料及驱动方式选择43-45

3.8 传感器的选择45-47

3.9 本章小结47-48

第4章 铁钻工传动机构的运动学分析48-59

4.1 传动机构的运动自由度与坐标形式48-49

4.2 铁钻工位置与姿态的描述49-51

4.3 空间齐次坐标变换51-52

4.4 机构分析与综合52-58

4.4.1 机构分析与综合的原理52-53

4.4.2 机构分析与综合的方法53-54

4.4.3 传动装置的运动学分析54-58

4.5 本章小结58-59

第5章 铁钻工的仿真分析59-74

5.1 虚拟设计中的建模技术59-61

5.2 基于特征的建模61-63

5.2.1 特征建模技术的特点61-62

5.2.2 特征的定义与分类62-63

5.3 基于特征的参数化建模63-65

5.3.1 参数化建模63

5.3.2 基于特征的参数化建模主要过程63-64

5.3.3 Pro/E的系统特征64-65

5.4 铁钻工本体结构的建立65-67

5.5 关键件的有限元分析67-72

5.5.1 推力杆的有限元分析67-70

5.5.2 夹紧钳顶板的有限元分析70-71

5.5.3 铰接臂下支架的有限元分析71-72

5.6 本章小结72-74

结论与展望74-76

结论74

今后的工作展望74-76

参考文献76-79

致谢79-80

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录80

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