地质钻杆自动排放系统设计与分析
发布时间：2022-02-22 06:42
钻杆排放系统是海洋石油钻井平台、陆地石油钻井和地质钻探中一种重要的辅助工具。本文结合工业机械手技术设计了一款自动化钻杆排放系统,并对其性能进行了测试。为以后的钻杆自动化处理设备提供了新的思路。本文提出了一种新型的钻杆排放方案,由多轴机械手直接从钻杆箱中抓取钻杆。为了解决机械手臂展不足以及在抓取钻杆箱底部钻杆时发生干涉的问题,将钻杆箱设计成可上下移动式,机械手只需抓取最上层钻杆即可。本设计可简化机械手目标点调校工作量,保证目标点精度。对设备的关键部件钻杆箱托架升降机托板和传动轴进行了有限元分析,研究发现各零部件在正常工作条件下所的应力以及发生的变形均在材料允许的范围内,零件设计合格。同时根据仿真结果对零件变形较大位置进行优化,对优化后的零件仿真结果显示应力及变形较优化前均有所减小,优化合理。为了充分发挥机械手运动路径灵活的优势,通过建立机械手运动学方程的方法,在关节空间中使用多项式插值进行机械手的轨迹规划。结果表明,三次多项式插值与五次多项式插值得到的关节位移曲线均为平滑曲线,三次多项式插值中的角速度曲线在目标点处不连续,有些许突变,而五次多项式插值得到的关节角速度仍为光滑曲线,因此五次...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的来源及研究背景
1.1.1 课题的来源
1.1.2 研究的背景
1.1.3 研究的目的与意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 主要研究内容
1.4 .本章小结
第2章 钻杆自动排放系统结构设计
2.1 钻杆自动排放系统结构设计要求
2.2 钻杆自动排放系统结构方案设计
2.2.1 钻杆排放方案的提出
2.2.2 机械手钻杆排放方案的对比与确定
2.3 系统组成部分的结构设计及计算选型
2.3.1 钻杆箱的设计
2.3.2 升降机的设计及选型
2.3.3 机械手型号的选择
2.4 关键零部件的有限元分析
2.4.1 有限元方法及Workbench软件介绍
2.4.2 钻杆箱托架的有限元分析
2.4.3 升降机托板有限元分析
2.4.4 升降机传动轴的有限元分析
2.5 本章小结
第3章 钻杆排放系统路径规划
3.1 钻杆排放系统运动路径点确定
3.1.1 钻杆排放系统运动机构问题分析
3.1.2 钻杆排放系统井场布置
3.1.3 钻杆排放系统轨迹规划步骤
3.2 工业机械手运动学分析
3.2.1 机械手正运动学分析
3.2.2 机械手逆运动学分析
3.3 三次多项式插值与五次多项式插值比较
3.4 本章小结
第4章 机械手动力学仿真
4.1 .ADAMS软件简介
4.2 机械手仿真模型创建
4.3 机械手动力学仿真结果输出和分析
4.4 本章小结
第5章 钻杆排放系统的装配
5.1 钻杆排放系统
5.2 钻杆排放系统安装与调试
5.2.1 安装调试过程中存在的问题
5.2.2 钻杆排放系统的优化改进
5.3 钻杆排放系统性能测试
5.3.1 螺旋升降机性能测试
5.3.2 机械手运动测试
5.4 钻杆排放系统优化建议
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机械臂动力学模型简化分析与仿真[J]. 肖爽,孙文磊,樊军. 机床与液压. 2020(01)
[2]地质岩心钻探技术在资源勘查中的应用[J]. 郭伟,穆元红. 科技风. 2018(20)
[3]关于钻探工程施工技术工艺的探究[J]. 许怡萍. 当代化工研究. 2018(03)
[4]剪叉式升降平台设计及应用研究[J]. 刘蕾,高伟光. 航空精密制造技术. 2018(01)
[5]基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划[J]. 邓伟,张其万,刘平,宋锐. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[6]海洋钻井钻柱自动排放装置模型样机设计[J]. 马清明,姜浩,江正清,郭振,高煜. 机床与液压. 2017(23)
[7]基于Ansys Workbench的斜齿轮轴有限元静力分析[J]. 韩玉娟,池振坤. 现代制造技术与装备. 2017(10)
[8]基于模糊神经网络PID的钻杆排放控制系统设计[J]. 蔡大伟. 智能机器人. 2016 (10)
[9]工业机器人逆运动学的奇异回避算法[J]. 董伯麟,彭航. 机械设计与研究. 2016(02)
[10]基于有限元法的码垛机器人模态分析[J]. 田美子,何芳,王殿东. 机床与液压. 2015(09)
博士论文
[1]全液压排管机动力学特性研究[D]. 张飞宇.吉林大学 2016
硕士论文
[1]陆地钻杆自动输送系统设计[D]. 赵均强.西安石油大学 2018
[2]高速重载码垛机器人能耗最优轨迹规划和控制研究[D]. 张世杰.哈尔滨工业大学 2016
[3]地质钻探钻杆自动排放系统设计与实验研究[D]. 庞天舒.中国地质大学(北京) 2016
[4]地质钻探钻杆自动移摆装置设计与实验研究[D]. 王晓龙.中国地质大学(北京) 2016
[5]6R工业机器人运动仿真与轨迹规划[D]. 尹媛媛.合肥工业大学 2015
[6]基于遗传算法的机械臂时间最优轨迹规划[D]. 张秀林.兰州理工大学 2014
[7]半潜式海洋平台钻机自动排管机构设计与动力学分析[D]. 张若曦.西安石油大学 2014
[8]自动排管系统动力学分析与研究[D]. 万晓鹏.吉林大学 2013
[9]斜直井钻机管子处理系统的设计与理论研究[D]. 姜开勋.东北石油大学 2012
[10]多自由度机器人姿态稳定控制系统研究[D]. 曹丽娜.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3638909
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的来源及研究背景
1.1.1 课题的来源
1.1.2 研究的背景
1.1.3 研究的目的与意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 主要研究内容
1.4 .本章小结
第2章 钻杆自动排放系统结构设计
2.1 钻杆自动排放系统结构设计要求
2.2 钻杆自动排放系统结构方案设计
2.2.1 钻杆排放方案的提出
2.2.2 机械手钻杆排放方案的对比与确定
2.3 系统组成部分的结构设计及计算选型
2.3.1 钻杆箱的设计
2.3.2 升降机的设计及选型
2.3.3 机械手型号的选择
2.4 关键零部件的有限元分析
2.4.1 有限元方法及Workbench软件介绍
2.4.2 钻杆箱托架的有限元分析
2.4.3 升降机托板有限元分析
2.4.4 升降机传动轴的有限元分析
2.5 本章小结
第3章 钻杆排放系统路径规划
3.1 钻杆排放系统运动路径点确定
3.1.1 钻杆排放系统运动机构问题分析
3.1.2 钻杆排放系统井场布置
3.1.3 钻杆排放系统轨迹规划步骤
3.2 工业机械手运动学分析
3.2.1 机械手正运动学分析
3.2.2 机械手逆运动学分析
3.3 三次多项式插值与五次多项式插值比较
3.4 本章小结
第4章 机械手动力学仿真
4.1 .ADAMS软件简介
4.2 机械手仿真模型创建
4.3 机械手动力学仿真结果输出和分析
4.4 本章小结
第5章 钻杆排放系统的装配
5.1 钻杆排放系统
5.2 钻杆排放系统安装与调试
5.2.1 安装调试过程中存在的问题
5.2.2 钻杆排放系统的优化改进
5.3 钻杆排放系统性能测试
5.3.1 螺旋升降机性能测试
5.3.2 机械手运动测试
5.4 钻杆排放系统优化建议
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机械臂动力学模型简化分析与仿真[J]. 肖爽,孙文磊,樊军. 机床与液压. 2020(01)
[2]地质岩心钻探技术在资源勘查中的应用[J]. 郭伟,穆元红. 科技风. 2018(20)
[3]关于钻探工程施工技术工艺的探究[J]. 许怡萍. 当代化工研究. 2018(03)
[4]剪叉式升降平台设计及应用研究[J]. 刘蕾,高伟光. 航空精密制造技术. 2018(01)
[5]基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划[J]. 邓伟,张其万,刘平,宋锐. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[6]海洋钻井钻柱自动排放装置模型样机设计[J]. 马清明,姜浩,江正清,郭振,高煜. 机床与液压. 2017(23)
[7]基于Ansys Workbench的斜齿轮轴有限元静力分析[J]. 韩玉娟,池振坤. 现代制造技术与装备. 2017(10)
[8]基于模糊神经网络PID的钻杆排放控制系统设计[J]. 蔡大伟. 智能机器人. 2016 (10)
[9]工业机器人逆运动学的奇异回避算法[J]. 董伯麟,彭航. 机械设计与研究. 2016(02)
[10]基于有限元法的码垛机器人模态分析[J]. 田美子,何芳,王殿东. 机床与液压. 2015(09)
博士论文
[1]全液压排管机动力学特性研究[D]. 张飞宇.吉林大学 2016
硕士论文
[1]陆地钻杆自动输送系统设计[D]. 赵均强.西安石油大学 2018
[2]高速重载码垛机器人能耗最优轨迹规划和控制研究[D]. 张世杰.哈尔滨工业大学 2016
[3]地质钻探钻杆自动排放系统设计与实验研究[D]. 庞天舒.中国地质大学(北京) 2016
[4]地质钻探钻杆自动移摆装置设计与实验研究[D]. 王晓龙.中国地质大学(北京) 2016
[5]6R工业机器人运动仿真与轨迹规划[D]. 尹媛媛.合肥工业大学 2015
[6]基于遗传算法的机械臂时间最优轨迹规划[D]. 张秀林.兰州理工大学 2014
[7]半潜式海洋平台钻机自动排管机构设计与动力学分析[D]. 张若曦.西安石油大学 2014
[8]自动排管系统动力学分析与研究[D]. 万晓鹏.吉林大学 2013
[9]斜直井钻机管子处理系统的设计与理论研究[D]. 姜开勋.东北石油大学 2012
[10]多自由度机器人姿态稳定控制系统研究[D]. 曹丽娜.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3638909
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