基于SAPB/TRIZ/TAGUCHI设计方法的辐射井水平钻机创新设计
发布时间：2023-10-17 18:20
随着经济的快速发展,我国面临着水资源短缺等问题。由于用水量的急剧增加,大量开采地下水资源来补充生活及工程用水已经越来越普遍。在开采地下水方面,传统的单管井已经无法满足日益增长的用水量,而近些年辐射井凭借其出水量大的显著特点被广泛使用,并得到快速发展。水平钻机作为辐射井开挖过程中的关键设备,有着举足轻重的作用。但是由于相关核心技术的不太成熟,在钻机设计施工方面仍然存在着很多问题,该课题正是采用国际上应用比较广泛的SAPB/TRIZ/Taguchi几种设计方法对水平钻机进行创新设计,最终获得新的设计方案,提高钻机性能。本文主要研究工作有:为了获得辐射井水平钻机的功能原理解,结合SAPB设计方法,利用黑箱法对钻机总功能进行分析,结合功能基内容对功能进行表达;然后利用功能结构图对钻机的总功能进行逐次的分解,直到能够获得解决方案的分功能,进而利用功能元形态学映射矩阵确定出每个分功能的原理解,结合具体情况最终得出总的设计方案,利用三维软件建出模型结构图。针对设计方案中辐射井水平钻机机架前支撑结构存在的冲突问题,以及钻机功能发展进化方面的问题,借助于TRIZ中的冲突矩阵、物-场分析、进化理论等工具对...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究目的及意义
1.2 水平钻机发展及研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 设计方法综述
1.3.1 SAPB方法简述
1.3.2 TRIZ理论简述
1.3.3 Taguchi方法简述
1.4 本文主要研究内容
第二章 基于SAPB的辐射井水平钻机的方案设计
2.1 钻机总功能的分析
2.1.1 钻机总功能的抽象
2.1.2 黑箱法
2.2 功能分析
2.2.1 功能的分解
2.2.2 功能元
2.2.3 功能模型的建立
2.3 分功能设计方案的研究分析
2.4 分功能结构方案的确定
2.5 总方案三维模型的建立
2.6 本章小结
第三章 基于TRIZ理论的钻机功能创新及结构优化
3.1 钻机机架前支撑结构优化改进
3.1.1 机架前支撑结构组成及其工作原理
3.1.2 现有结构存在的问题及改进设计研究
3.2 TRIZ理论解决方案
3.2.1 存在问题的标准化分析
3.2.2 TRIZ理论解决工具的确定
3.2.3 TRIZ理论具体设计过程
3.3 改进方案评价
3.4 物-场分析在钻机钻进功能实现方式发展中的应用
3.5 原有钻机的钻进功能实现方式及存在问题
3.6 物-场分析方法具体解决过程
3.7 钻机减震复位功能结构的创新设计
3.7.1 结构的发展及问题描述
3.7.2 技术进化系统的预测
3.7.3 结构的创新设计解
3.8 本章小结
第四章 水平液压旋转钻机核心部件的Taguchi稳健设计
4.1 水平液压旋转钻机的基本知识
4.1.1 水平液压旋转钻机的结构及工作原理
4.1.2 水平液压旋转钻机结构参数对性能的影响
4.1.3 水平液压旋转钻机的稳健设计思想
4.2 活塞的Taguchi稳健设计
4.2.1 正交试验安排
4.2.2 正交试验直观分析
4.3 方差分析
4.3.1 方差分析的优点
4.3.2 方差分析计算过程
4.3.3 结论
4.4 钻机新方案的部分主要参数及尺寸
4.5 钻机总结构方案三维模型的建立
4.6 本章小结
第五章 钻机主体机架的有限元分析
5.1 水平钻机主体机架基本结构及功能
5.2 现有水平钻机主体机架的有限元分析
5.2.1 水平钻机主体机架的Solidworks三维建模
5.2.2 水平钻机主体机架Solidworks Simulation静应力分析
5.2.3 材料属性的定义
5.2.4 约束及载荷的添加
5.2.5 主体机架网格的划分
5.2.6 结果分析
5.3 存在问题分析
5.4 对水平钻机主体机架的改进
5.5 有限元检验过程
5.6 方案评价
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：3854768
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究目的及意义
1.2 水平钻机发展及研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 设计方法综述
1.3.1 SAPB方法简述
1.3.2 TRIZ理论简述
1.3.3 Taguchi方法简述
1.4 本文主要研究内容
第二章 基于SAPB的辐射井水平钻机的方案设计
2.1 钻机总功能的分析
2.1.1 钻机总功能的抽象
2.1.2 黑箱法
2.2 功能分析
2.2.1 功能的分解
2.2.2 功能元
2.2.3 功能模型的建立
2.3 分功能设计方案的研究分析
2.4 分功能结构方案的确定
2.5 总方案三维模型的建立
2.6 本章小结
第三章 基于TRIZ理论的钻机功能创新及结构优化
3.1 钻机机架前支撑结构优化改进
3.1.1 机架前支撑结构组成及其工作原理
3.1.2 现有结构存在的问题及改进设计研究
3.2 TRIZ理论解决方案
3.2.1 存在问题的标准化分析
3.2.2 TRIZ理论解决工具的确定
3.2.3 TRIZ理论具体设计过程
3.3 改进方案评价
3.4 物-场分析在钻机钻进功能实现方式发展中的应用
3.5 原有钻机的钻进功能实现方式及存在问题
3.6 物-场分析方法具体解决过程
3.7 钻机减震复位功能结构的创新设计
3.7.1 结构的发展及问题描述
3.7.2 技术进化系统的预测
3.7.3 结构的创新设计解
3.8 本章小结
第四章 水平液压旋转钻机核心部件的Taguchi稳健设计
4.1 水平液压旋转钻机的基本知识
4.1.1 水平液压旋转钻机的结构及工作原理
4.1.2 水平液压旋转钻机结构参数对性能的影响
4.1.3 水平液压旋转钻机的稳健设计思想
4.2 活塞的Taguchi稳健设计
4.2.1 正交试验安排
4.2.2 正交试验直观分析
4.3 方差分析
4.3.1 方差分析的优点
4.3.2 方差分析计算过程
4.3.3 结论
4.4 钻机新方案的部分主要参数及尺寸
4.5 钻机总结构方案三维模型的建立
4.6 本章小结
第五章 钻机主体机架的有限元分析
5.1 水平钻机主体机架基本结构及功能
5.2 现有水平钻机主体机架的有限元分析
5.2.1 水平钻机主体机架的Solidworks三维建模
5.2.2 水平钻机主体机架Solidworks Simulation静应力分析
5.2.3 材料属性的定义
5.2.4 约束及载荷的添加
5.2.5 主体机架网格的划分
5.2.6 结果分析
5.3 存在问题分析
5.4 对水平钻机主体机架的改进
5.5 有限元检验过程
5.6 方案评价
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：3854768
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