铁钻工夹持拧卸机构研究与机液联合仿真分析

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。

《吉林大学》 2014年

铁钻工夹持拧卸机构研究与机液联合仿真分析

占自涛  

【摘要】：铁钻工（Iron Roughneck）是一种多功能、安全、高效的钻具设备，主要完成钻井作业中上/卸钻杆接头丝扣、正常钻进时卸方钻杆接头、上/卸钻挺、甩钻杆、活动井下工具等工作，是实现钻井自动化作业过程中重要的辅助设备。因此，研发适合国情且具有行业前瞻性的上/卸扣钻具设备——铁钻工，对顺利、高效地完成国家深部大陆科学钻探项目乃至加快推进我国石油机械行业的现代化与自动化，具有重要意义。 机电液一体化作为机械、电子、液压等多学科理论相互融合的产物，其重要性在包含石油机械在内的重工领域日益凸显。从联合仿真技术的角度，以铁钻工夹持拧卸机构为对象，开展对机电液一体化设备的研究，对综合协调各子系统的相关设计以及物理样机调试具有重要的现实意义。 针对传统上/卸扣钻具设备如液压大钳（Power Tong）以及部分型号的铁钻工在使用过程中出现的钻具损伤严重、自动化程度不高等现实问题，本文对铁钻工的关键部件——夹持拧卸机构展开相关研究，以期在完成上/卸扣作业的基础上实现保护钻具与提高效率的目的。本论文具体从以下几个方面展开论述： 首先，通过对国内外铁钻工的发展历史及现状的相关研究，论述了当前铁钻工的研究进展与发展方向。 其次，在详细分析铁钻工上/卸扣钻具的原理及结构的基础上，提出几种夹持拧卸机构的设计方案，通过分析对比几种方案优劣，根据项目要求，确定最终方案。进一步设计了液压系统原理图，根据机构负载情况，选择了液压缸并进行了校核。 第三，对铁钻工夹持拧卸机构建立动力学模型，进行运动学与动力学分析。把三维软件绘制的夹持拧卸机构三维模型导入动力学仿真软件ADAMS，根据运动学、动力学相关理论，建立约束关系，，定义外载荷。在此基础上，运行仿真计算，分析所得仿真结果。 第四，建立铁钻工夹持拧卸机构的液压系统仿真模型，进行仿真分析。根据液压原理图及工况要求，选择合适的负载敏感泵与负载敏感比例换向阀，在分别完成二者的数学建模的基础上，分别搭建二者的AMESim模型，并将仿真所得特性曲线与样本特性曲线对比，验证建模准确性。据此，建立液压系统的仿真模型，运行计算，分析所得曲线。 最后，在多领域仿真软件AMESim中创建联合仿真接口，连接导入ADAMS动力学模型，完成联合仿真模型的建立。运行仿真，对仿真结果做分析。此外，根据得到的结果对关键部件——钳牙、钻杆接头处、拧卸活塞杆进行静力学分析，该分析结果对于系统结构的优化改进及控制策略的制定具有重要的参考意义。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE921.2
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程坷飞;王向周;王渝;郑戍华;;液压挖掘机模糊自适应节能控制系统[J];北京理工大学学报;2006年09期

2 张业圣;赵明亮;;石油管市场前景展望(上)[J];钢管;2007年02期

3 张业圣;赵明亮;;石油管市场前景展望(下)[J];钢管;2007年03期

4 乔丰立;卢堃;解海滨;;负载传感变量泵系统的静态特性理论分析[J];兰州理工大学学报;2006年03期

5 黄大年;于平;底青云;郭子祺;林君;孙友宏;徐学纯;;地球深部探测关键技术装备研发现状及趋势[J];吉林大学学报(地球科学版);2012年05期

6 董树文;李廷栋;陈宣华;魏文博;高锐;吕庆田;杨经绥;王学求;陈群策;石耀霖;黄大年;周琦;;我国深部探测技术与实验研究进展综述[J];地球物理学报;2012年12期

7 董树文;李廷栋;高锐;吕庆田;魏文博;杨经绥;王学求;陈群策;石耀霖;黄大年;陈宣华;周琦;;我国深部探测技术与实验研究与国际同步[J];地球学报;2013年01期

8 李建强;于丽松;牛成杰;李志昊;岳鹏;陈玉松;;石油钻杆的生产现状与发展趋势[J];焊管;2011年11期

9 马冲;孔晓武;;负载敏感液压泵稳定性仿真与参数优化[J];机电工程;2011年05期

10 齐朝晖;许永生;方慧青;;多体系统中的冗余约束[J];力学学报;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 靳宝全;电液位置伺服控制系统的模糊滑模控制方法研究[D];太原理工大学;2010年

2 朱德泉;基于联合仿真的机电液一体化系统优化设计方法研究[D];中国科学技术大学;2012年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭选政;姚亚峰;李延召;;PA66聚合釜底阀电气控制系统的改进[J];工程塑料应用;2006年08期

2 向华平;;基于边界拓扑转化的四面体与六面体网格动态连接技术[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年02期

3 彭秀英;陈亚;;基于PID控制的电加热杀青机分级变功率恒温控制系统的研究[J];安徽农业科学;2011年04期

4 起雪梅;;简析液压油污染与控制[J];才智;2009年31期

5 杨乐强;;利用叉车相关系统设计的一种新型液压升降平台车[J];叉车技术;2009年04期

6 吴张永,罗璟,贺鹏,刘海昌,陈小俭;基于MATLAB平台的电液位置伺服系统参数化设计[J];重庆工学院学报;2004年03期

7 胡军华;;Theoretical research on aggregative dynamic pressure damper[J];Journal of Chongqing University(English Edition);2009年03期

8 万巍;邱正明;;轧机液压压下系统的特性分析[J];长沙大学学报;2010年02期

9 王兆铭;渠立鹏;张东;巴德纯;;射流管电液伺服阀在发动机温度控制中的应用[J];东北大学学报(自然科学版);2009年10期

10 刘阔;郭大猛;刘杰;杨克石;;液压挖掘机自适应模糊滑模控制的研究与仿真[J];东北大学学报(自然科学版);2009年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 崔凤玲;;中厚板轧机厚度控制系统的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年

2 武宏伟;权龙;;负载敏感型挖掘机液压系统能耗分析[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

3 孙成通;陈国华;蒋学华;韩虎;;液压系统仿真技术与仿真软件研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

4 叶鹏飞;郭勇;王勇刚;袁燕萍;;一种三位六通阀仿真分析研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

5 金瑶兰;渠立鹏;章敏莹;;射流管伺服阀AMEsim建模与仿真[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

6 彭敬辉;李松晶;张亮;;伺服阀力矩马达的振动特性研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

7 祝惠一;周忆;陈文胜;;高功率密度船舶舵机动态特性优化设计[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年

8 祝惠一;周忆;陈文胜;;高功率密度船舶舵机动态特性优化设计[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年

9 吴张永;王强;贺鹏;刘海昌;;比例阀控非对称缸动力机构的数学建模[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年

10 张勇军;王京;李小占;牛犇;彭跃远;杨华;;宽厚板热矫直机控制系统的研究[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘英杰;负载口独立电液比例方向阀控制系统关键技术研究[D];浙江大学;2011年

2 冯斌;液压油有效体积弹性模量及测量装置的研究[D];浙江大学;2011年

3 欧阳;轿车稳定性控制系统轮缸压力控制和估算算法研究[D];吉林大学;2011年

4 李如平;射流管式水压电液伺服阀研制及特性研究[D];华中科技大学;2011年

5 张春萍;热声核特性参数实验研究及高频微型热声实验装置的研制[D];华中科技大学;2011年

6 聂文平;修井作业机械化装置的系统仿真与实验研究[D];东北石油大学;2011年

7 曹学鹏;深海电液比例液压源关键技术及工作特性研究[D];西南交通大学;2011年

8 赵亮;液压提升机电液比例伺服系统研究[D];中国矿业大学;2011年

9 耿瑞光;基于虚拟样机技术的气垫船推进轴系动力学特性研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

10 许永生;闭环多体系统动力学递推建模及其求解方法[D];大连理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张传晖;煤矿架空乘人装置的系统研究[D];山东科技大学;2010年

2 吴小旺;液压支架机液联合仿真与液压控制系统分析[D];山东科技大学;2010年

3 于振涛;矿用液压支架搬运车辆结构设计与液压驱动系统性能研究[D];山东科技大学;2010年

4 王坤;液体粘性传动研究及应用[D];山东科技大学;2010年

5 万晨;船用汽轮循环泵动态仿真与优化[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 翟欢欢;基于递推的船舶航向鲁棒控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 王超;MG100/240-BW采煤机牵引部液压系统特性研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

8 龚齐斌;600MW汽轮机控制系统分析与研究[D];长沙理工大学;2010年

9 梁毅峰;高速加工机床电主轴系统关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年

10 徐钧;基于1630六辊平整机多软件协同仿真的研究[D];华东理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王军;张幽彤;王宪成;骆清国;;神经网络结构PID方法在电液供油提前器中的应用研究[J];兵工学报;2008年10期

2 崔效锋;胡幸平;俞春泉;陶开;王艳华;宁杰远;;汶川地震序列震源机制解研究[J];北京大学学报(自然科学版);2011年06期

3 马俊功;王世富;王占林;;电液伺服速度系统的模糊增益调度控制[J];北京航空航天大学学报;2007年03期

4 郭初生,王向周,王渝;变转速轴向柱塞泵恒流量控制的建模与仿真[J];北京理工大学学报;2004年11期

5 滕吉文;刘财;韩立国;阮小敏;闫雅芬;张永谦;;汶川—映秀M_S8.0地震的介质破裂与深部物质运移的动力机制[J];吉林大学学报(地球科学版);2009年04期

6 孙枢;王成善;;“深时”(Deep Time)研究与沉积学[J];沉积学报;2009年05期

7 王晓青;王小军;;多学科优化技术及其算法[J];导弹与航天运载技术;2007年01期

8 孙宜标,郭庆鼎,孙艳娜;基于模糊自学习的交流直线伺服系统滑模变结构控制[J];电工技术学报;2001年01期

9 张国伟,董云鹏,姚安平;关于中国大陆动力学与造山带研究的几点思考[J];中国地质;2002年01期

10 李廷栋;;中国岩石圈构造单元[J];中国地质;2006年04期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赫显姆;多学科设计优化中智能算法与近似模型研究[D];华中科技大学;2011年

2 王琦;MDO优化算法研究[D];南京航空航天大学;2008年

3 彭名华;直升机总体多学科设计优化研究[D];南京航空航天大学;2009年

4 胡添元;飞翼布局飞机总体多学科设计优化研究[D];南京航空航天大学;2010年

5 薛立鹏;倾转旋翼机气动/动力学多学科设计优化研究[D];南京航空航天大学;2011年

6 冯佰威;基于多学科设计优化方法的船舶水动力性能综合优化研究[D];武汉理工大学;2011年

7 肖蜜;多学科设计优化中近似模型与求解策略研究[D];华中科技大学;2012年

8 陈小前;飞行器总体优化设计理论与应用研究[D];国防科学技术大学;2001年

9 张科施;飞机设计的多学科优化方法研究[D];西北工业大学;2006年

10 解红雨;固体火箭发动机分布式集成设计平台及其关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 湛岚;大型客机外形参数化与机翼气动结构多学科优化[D];南京航空航天大学;2009年

2 蔡骊君;复杂机械系统刚—柔混合虚拟样机一体化分析技术初探[D];天津大学;2010年

3 肖华;六自由度Stewart并联机构结构的优化设计[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 邬昌峰;6-SPS并联机器人工作空间研究及其优化设计[D];合肥工业大学;2003年

5 龚春林;多学科设计优化技术研究[D];西北工业大学;2004年

6 曾声宇;基于相应面近似的反舰导弹并行子空间优化设计技术[D];西北工业大学;2004年

7 张晓萍;联接翼飞机气动/结构一体化设计研究[D];南京航空航天大学;2006年

8 何立波;六自由度摇摆台动力学仿真及优化[D];哈尔滨工业大学;2006年

9 王伟;多体动力学仿真优化集成及其文档生成技术的研究[D];山东科技大学;2006年

10 任利;基于iSIGHT的多学科设计优化平台的研究与实现[D];山东科技大学;2006年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 齐伟;王志;;EBZ150悬臂式掘进机液压系统的设计改进[J];硅谷;2010年15期

2 卢宁;赵继云;张德生;张宇琛;徐展;周峰;;煤矿井下全液压钻机的现状及发展趋势[J];煤矿机械;2011年03期

3 宋海涛;;钻机负载敏感系统的功率键合图模型[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2011年02期

4 李竞,关景泰;液压挖掘机多路阀技术沿革及发展趋势[J];矿山机械;2004年11期

5 史海岐;刘宝林;;声频振动钻机及其液压系统的设计[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2007年07期

6 殷新胜;姚宁平;陈跟马;姚克;田宏亮;凡东;;ZDY6000L型履带式全液压坑道钻机液压系统设计[J];煤田地质与勘探;2007年06期

7 王振德;刘文东;张锋;单宾周;申屠军阳;;负载敏感在采煤机液压系统中的应用[J];煤矿机械;2011年09期

8 李晴;;钻机负载敏感回转液压系统动态仿真分析[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2011年03期

9 殷新胜;田宏亮;姚克;孙保山;邬迪;凡东;;ZDY6000L型履带式全液压坑道钻机的研制[J];金属矿山;2007年12期

10 殷新胜;田宏亮;姚克;凡东;孙保山;;负载敏感技术在全液压动力头式坑道钻机上的应用[J];煤炭科学技术;2008年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 晋毅;傅波;付玄;段伟;;汽车起重机多路阀负载敏感系统的工作特性分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年

2 陈远玲;周启迪;;开中心式负载敏感系统在甘蔗收割机的应用研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

3 姚平喜;闫志明;杨世春;;负载敏感平衡阀的性能分析与数字仿真[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

4 俞浙青;王陈乐;阮健;;差动负载敏感阀控系统动态特性分析[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

5 林顺洪;李长江;朱新才;周雄;;CKS-Ⅰ型全液压瓦斯抽放钻机液压系统的设计[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（上）[C];2007年

6 田宏亮;刘庆修;邬迪;;基于AMESim的钻机泵控负载敏感变量系统调速回路仿真分析[A];煤矿安全、高效、洁净开采——机电一体化新技术学术会议论文集[C];2009年

7 刘英杰;徐兵;杨华勇;曾定荣;;电液比例负载敏感负载口独立控制系统仿真研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

8 赵静一;安东亮;程斐;;JHP28型高空作业车液压控制系统研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

9 李娜;金淼;郭宝峰;李群;;基于PLC的拉深筋实验台电液控制系统改造设计[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

10 武宏伟;权龙;;负载敏感型挖掘机液压系统能耗分析[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 记者 刘银贞;[N];山西科技报;2000年

2 张友根;[N];中国包装报;2008年

3 记者 张天定 通讯员 方方;[N];科技日报;2000年

4 本报记者 陈金凤 本报特约记者 田建国;[N];地质勘查导报;2006年

5 本报记者 李学玲;[N];中国煤炭报;2008年

6 张莉;[N];建筑时报;2007年

7 特约记者 张军;[N];中国房地产报;2004年

8 记者 熊峰 孟楠;[N];消费日报;2004年

9 秦长馨;[N];机电商报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 孔晓武;带长管道的负载敏感系统研究[D];浙江大学;2003年

2 胡志坚;钻机负载自适应液压控制系统的研究[D];吉林大学;2007年

3 刘英杰;负载口独立电液比例方向阀控制系统关键技术研究[D];浙江大学;2011年

4 李永旭;液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究[D];同济大学;2006年

5 李军利;悬臂式掘进机断面自动成形理论与控制策略研究[D];太原理工大学;2009年

6 刘伟;挖掘机电液流量匹配控制系统特性研究[D];浙江大学;2012年

7 纪绪;大吨位履带起重机液压系统的动态特性研究[D];吉林大学;2013年

8 田劼;悬臂掘进机掘进自动截割成形控制系统研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张恒;负载敏感平衡阀的可视化分析及结构优化[D];太原理工大学;2010年

2 王伟伟;负载敏感系统动态特性与节能分析[D];燕山大学;2011年

3 陆姜全;具有小负载自动补偿的分流比负载敏感多路阀关键技术研究[D];浙江大学;2011年

4 雷珊;平地机工作装置负载敏感系统研究[D];长安大学;2011年

5 刘军;基于负载敏感理论的注塑机节能系统研究[D];山东理工大学;2012年

6 马冲;电液比例负载敏感泵的压力—流量特性研究[D];浙江大学;2011年

7 孙伟;负载敏感多路阀设计及仿真研究[D];湘潭大学;2013年

8 赵川;基于电液比例技术和插装阀的挖掘机负载敏感系统研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

9 张晟;电液数字位置伺服系统负载敏感型阀口压差控制技术研究[D];武汉科技大学;2010年

10 刘新钊;基于负载敏感理论的多执行器液压系统研究[D];山东理工大学;2013年

  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。

本文编号：86073