液压顶驱背钳装置研究

发布时间：2017-04-22 17:57

  本文关键词：液压顶驱背钳装置研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着大陆科学钻探钻孔深度的增加,对深部钻探装备及配套装置机械化、自动化程度要求越来越高。顶部驱动钻井装备作为科学钻探钻机的重要装备,可在任意高度上直接驱动钻柱回转,并沿专门安装在井架上的导轨向下送进,以完成钻杆柱旋转钻井,向上提升以完成起钻或倒划眼等作业,有效避免或者及时处理井下事故,能够在很大程度上提高钻进工作效率和作业安全性。本文对以“深部探测关键仪器装备研制与实验”项目为依托而研制的高转速大扭矩液压顶驱进行相应研究。本文研究的重点是顶驱的关键部件--背钳装置,背钳的主要作用是完成起下钻作业过程中上卸扣钻具的夹持。因为现场工作环境比较复杂,配套设备故障率较高,所以提高顶驱背钳的作业可靠性和结构先进性具有非常重要的现实意义。本文通过理论分析、计算机仿真、实验测试等方法对背钳装置进行相应研究,具体内容归纳如下:1、在大量阅读国内外文献资料的基础上,从顶驱整体结构出发,深入了解背钳的作业流程与工作原理,充分借鉴国内外背钳装置结构,并确定背钳运行方案,对背钳相关性能参数分析计算,为动力学仿真提供参考。2、使用ADAMS对背钳夹紧机构进行动力学仿真分析,以获得相关性能参数曲线并分析动力学特性,对比理论分析和仿真结果,校验理论计算的正确性和设计方案的合理与可行性,同时为有限元分析和钳牙优化提供理论支撑。3、以正交优化法的基本思想为指导对钳牙的主要截面参数牙型角、齿高、齿间距进行优化,寻找参数优组合。在保证夹紧动作可靠性的前提下,延长装置使用周期。通过合理简化背钳受力模型并进行受力分析,为钳牙的优化提供理论支撑。4、运用ANSYS Workbench对夹紧机构的关键受力构件--钳牙进行有限元静力学分析。一方面验证优化方案选取的准确性,一方面观察应力与变形情况校核其强度,为夹紧动作能够可靠安全的完成提供依据。5、通过实验研究测试背钳装置的相关工作性能,检验其实用性和功能性是否达到设计与使用要求。为产品的优化改进,维修保养,提供技术指导。在现代科学钻探过程中,自动化与智能化程度高的钻探设备得到越来越广泛的应用。在一定程度上,本论文的研究方法以及研制成果可以为背钳产品进一步更新提供参考依据和技术支持。
【关键词】：背钳装置 动力学分析 钳牙结构 优化设计
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P634.3
【目录】：

• 附件4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题来源与研究意义12-13
• 1.1.1 课题来源12
• 1.1.2 课题背景及研究意义12-13
• 1.2 顶驱国内外发展概况13-17
• 1.2.1 国外顶驱发展概况13-15
• 1.2.2 国内顶驱发展概况15-17
• 1.3 背钳国内外发展概况17-20
• 1.3.1 背钳装置国内研究概况17-19
• 1.3.2 背钳装置国外研究概况19-20
• 1.4 本论文主要研究内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第2章 背钳装置方案研究与设计计算22-38
• 2.1 顶驱方案设计22-25
• 2.1.1 主要技术参数22-23
• 2.1.2 结构组成与工作原理23-25
• 2.2 背钳工作流程25-26
• 2.2.1 上扣过程25-26
• 2.2.2 卸扣过程26
• 2.3 背钳设计方案研究26-29
• 2.4 背钳参数分析与设计计算29-36
• 2.4.1 背钳受力分析29-31
• 2.4.2 背钳液压缸设计计算31-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第3章 背钳装置动力学仿真分析38-52
• 3.1 ADAMS简介38-39
• 3.2 背钳装置动力学模型建立39-45
• 3.2.1 背钳夹紧机构模型的简化与导入39-40
• 3.2.2 设置模型仿真参数40-45
• 3.2.3 仿真模型的验证45
• 3.3 仿真数据输出与分析45-50
• 3.3.1 钳牙与钻杆之间接触力分析46-47
• 3.3.2 钳牙牙齿的受力分析47-49
• 3.3.3 钳牙牙齿咬入深度分析49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第4章 背钳钳牙关键参数优化设计52-64
• 4.1 钳牙参数分析52-57
• 4.1.1 齿高53-54
• 4.1.2 咬入深度54-55
• 4.1.3 当量摩擦系数55-57
• 4.2 正交试验法介绍57-59
• 4.2.1 原理58
• 4.2.2 基本步骤58-59
• 4.3 钳牙关键参数优化设计59-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 背钳受力钳牙有限元分析64-72
• 5.1 ANSYS Workbench简介64
• 5.2 钳牙有限元静力学分析64-71
• 5.2.1 对最优方案下的钳牙静力学分析64-67
• 5.2.2 对不同牙型角的钳牙牙齿模拟分析67-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第6章 实验研究72-78
• 6.1 样机设备制造72
• 6.2 实验过程72-74
• 6.3 实验结果分析74-76
• 6.4 本章小结76-78
• 第7章 总结与展望78-80
• 7.1 全文总结78
• 7.2 工作展望78-80
• 参考文献80-84
• 作者简介84-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王淑旺;鲁恒飞;顾立才;;Cosmosmotion平台下并联涂胶机构仿真分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2012年02期

2 解本铭;王新旭;;基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析[J];机电产品开发与创新;2012年01期

3 韩兵奇;李连峰;高栋梁;王发元;;DQ70型顶驱钻井装置动力驱动系统研究[J];石油矿场机械;2011年09期

4 刘瑞江;张业旺;闻崇炜;汤建;;正交试验设计和分析方法研究[J];实验技术与管理;2010年09期

5 于今;张雅楠;;全液压钻机新型夹持器的设计分析[J];工程机械;2010年07期

6 高胜;刘跃宝;常玉连;朱凯;聂文平;;卡瓦牙板重要几何参数分析[J];石油机械;2010年02期

7 裴未迟;李耀刚;李运红;;基于虚拟样机技术—ADAMS的冲击力模型[J];河北理工大学学报(自然科学版);2008年04期

8 朱海燕;刘清友;莫丽;肖晓华;;钻杆卡瓦牙板齿齿形设计[J];石油机械;2008年11期

9 刘贤波;崔梅生;张传伟;;液压支架用液压油缸活塞杆弯曲稳定性的验算分析[J];煤矿机械;2008年01期

10 毕运波;柯映林;董辉跃;;扫掠体六面体网格生成算法研究[J];浙江大学学报(工学版);2007年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王四一;SP-70型全液压顶驱系统动力学仿真分析[D];吉林大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王红伟;高速大扭矩全液压顶驱主传动系统研究[D];吉林大学;2015年

2 高建强;全液压自动猫道提升系统研究[D];吉林大学;2014年

3 魏磊;铁钻工钳牙关键参数优化设计[D];西安石油大学;2014年

4 占自涛;铁钻工夹持拧卸机构研究与机液联合仿真分析[D];吉林大学;2014年

5 张春鹏;全液压自动猫道举升系统研究[D];吉林大学;2014年

6 杨虎伟;万米大陆科学钻探钻机液压顶驱背钳装置的研究[D];吉林大学;2013年

7 效志辉;钻机顶驱系统背钳机构的研究[D];吉林大学;2012年

8 陈刚强;国产顶驱液压系统性能分析及优化[D];华南理工大学;2011年

9 范闪;顶驱液压系统的设计与研究[D];华南理工大学;2011年

10 韩兵奇;顶驱钻井装置动力驱动系统研究[D];中国石油大学;2010年

  本文关键词：液压顶驱背钳装置研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：320911