防喷修井设备专用运输车上装结构设计与研究

发布时间：2017-03-29 22:04

  本文关键词：防喷修井设备专用运输车上装结构设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：防喷修井技术是油田在修井过程中利用防喷修井设备向井内注入空气从而达到油田作业压力要求的新型修井技术。防喷修井技术的推广和使用,避免了传统方式在油田二次修井过程中所造成的资源浪费和环境污染,但防喷修井设备结构复杂,体积庞大,导致运输、拆装过程繁琐,油田修井成本费用提高,生产效率低下,在恶劣的井场环境下,拆装及运输过程中存在较大安全隐患。针对目前防喷修井设备安装和运输时存在的问题,本文在现有底盘车的基础上进行防喷修井设备专用运输车上装结构的设计与研究,通过对防喷修井设备专用运输车上装结构进行建模、仿真和分析,完成各项研究内容,具体工作如下:首先,根据防喷修井设备目前运输及安装方式,结合专用汽车的设计要求和国家标准、改装原则,进行了防喷修井设备专用运输车上装结构的总体设计,并设计了一种举升机构,翻转架及其柔性悬挂装置,解决了防喷修井设备运输和安装难题。其次,通过对防喷修井设备专用运输车整车进行参数化建模,分析其装配性能及干涉情况,实现对上装结构的虚拟装配。建立举升机构数学模型,对翻转过程中受力进行分析并对举升机构进行运动学和力学分析。对防喷修井设备专用运输车添加约束、载荷、驱动等进行运动学仿真分析得出背载和卸载过程中液压缸的受力曲线,验证了上装结构的合理性和专用运输车的稳定性,保证了翻转机构工作过程中的安全可靠性,为防喷修井设备专用运输车上装结构的有限元仿真分析及优化设计提供基础。最后,为保证承受较大载荷下上装结构的可靠性,需要对上装结构关键零部件进行有限元分析。通过建立有限元仿真模型,对关键零部件进行有限元分析,得出其应力应变与位移图解。为了避免上装结构在工作频率附近发生共振现象,对其关键零部件进行模态分析。由于国标对尺寸、内部空间和重量的限制,基于轻量化设计思想对防喷修井设备专用运输车上装结构关键部件进行优化设计,得到优化后的副车架较之前的结构质量减轻20%,能够达到总体设计要求。设计开发的防喷修井设备专用运输车上装结构的强度符合要求,背、卸载流程设计合理,防喷修井设备专用运输车的整车稳定性良好,解决了防喷修井设备在运输、环境、安全等各方面难题,也为相关设计提供参考。
【关键词】：防喷修井设备 专用车辆 上装结构 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE935
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 选题来源及背景9-10
• 1.1.1 论文选题来源9
• 1.1.2 论文研究背景及意义9-10
• 1.2 防喷修井设备专用运输车简介10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 国外研究现状11-12
• 1.3.2 国内研究现状12-14
• 1.4 论文的研究目的和价值14-15
• 1.5 论文主要研究内容15-16
• 第二章 防喷修井设备专用运输车总体设计16-27
• 2.1 设计原则与指标16-17
• 2.1.1 专用汽车设计基本原则17
• 2.1.2 专用功能和参数指标17
• 2.2 二类底盘的选型17-19
• 2.3 防喷修井设备专用运输车的总体参数19-21
• 2.4 举升机构形式的选择21-22
• 2.4.1 常见举升机构的比较分析21-22
• 2.4.2 举升机构形式的确定22
• 2.5 不同位置举升方案的对比与选择22-24
• 2.5.1 双缸对称侧置举升翻转机构设计方案22-23
• 2.5.2 双缸对称中置举升翻转机构设计方案23-24
• 2.6 防喷修井设备专用运输车运动方案24-26
• 2.6.1 防喷修井设备专用运输车装载流程的运动方案24-25
• 2.6.2 防喷修井设备专用运输车卸载流程的运动方案25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第三章 防喷修井设备专用运输车上装结构设计与分析27-40
• 3.1 副车架结构设计27-29
• 3.2 翻转架总成的结构设计29-32
• 3.2.1 翻转架结构的设计29-30
• 3.2.2 柔性悬臂梁结构的设计计算与选型30-32
• 3.3 尾部铰接的结构设计32-33
• 3.4 举升机构设计及分析33-36
• 3.5 液压系统控制原理及液压缸的选型36-38
• 3.5.1 液压系统的控制原理36-37
• 3.5.2 液压缸受力计算及选型37-38
• 3.6 防喷修井设备专用运输车三维模型的建立38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 防喷修井设备专用运输车动力学分析40-49
• 4.1 虚拟样机简介40-42
• 4.1.1 防喷修井设备专用运输车动力学仿真分析流程40-41
• 4.1.2 动力学分析的基本理论41-42
• 4.2 防喷修井设备专用运输车动力学模型的建立42-43
• 4.3 防喷修井设备专用运输车动力学仿真分析43-48
• 4.3.1 防喷修井设备专用运输车接触力和运动副的设定43-44
• 4.3.2 防喷修井设备专用运输车动力学仿真结果分析44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 防喷修井设备专用运输车上装结构关键零部件有限元分析及优化49-62
• 5.1 有限元法简介49
• 5.1.1 有限元法的基本理论49
• 5.1.2 有限元分析流程49
• 5.2 上装结构关键零部件有限元分析49-55
• 5.2.1 有限元模型建立51-52
• 5.2.2 约束及工况载荷施加52-53
• 5.2.3 有限元结果分析53-55
• 5.3 上装结构关键零部件模态分析55-58
• 5.3.1 有限元模型的建立55-56
• 5.3.2 模态分析结果56-58
• 5.4 上装结构关键零部件拓扑优化设计58-61
• 5.4.1 工况分析58-59
• 5.4.2 刚度要求59
• 5.4.3 模态要求59-60
• 5.4.4 拓扑优化结果分析60
• 5.4.5 优化后副车架的有限元法验证60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 论文总结62-63
• 6.2 论文创新点63
• 6.3 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 作者简介68-69
• 攻读硕士学位期间研究成果69-70

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