石油钻机铁钻工冲扣钳设计与制造关键技术研究

发布时间：2021-01-29 05:11

　　随着中国制造向智能化、信息化方向发展,石油钻采设备的自动化发展进程越来越快,以保障作业安全、减轻劳动强度及提升作业效率等为目标的作业自动化和操作智能化石油装备已开始迅速投入油田工业化应用,铁钻工作为现代化钻井中重要的管柱自动化处理设备,也越来越受到业界关注。本文以伸缩臂式铁钻工为对象,由于其适用面广泛,其冲扣钳既能完成普通的冲扣工作要求,又有自己的特点。冲扣钳开放式钳口形式使得其夹持钻具范围大大提升;夹紧机构和冲扣机构在具备夹紧和冲扣功能的同时,设计有旋转轨道,保证在冲扣时的钳体旋转过程中钳头围绕钻具回转,避免对钻具产生剪切应力的不良影响。论文对国内外先进石油钻机进行了对比介绍,对铁钻工目前国内外发展状况及研究进行了剖析,对铁钻工的结构、工作原理、技术参数等进行了确定。对TZG9 3/4-140S型铁钻工冲扣钳的机构原理进行了介绍;对冲扣钳关键零部件（主承载件）进行了设计计算,重点对这些关键零部件进行机构设计和力学分析,对壳体、支点臂、曲拐、钳牙等进行了材料选择和有限元分析与校核。对冲扣钳的上、下壳体在考虑弹性变形等情况下,进行加工工艺分析及方案制定,结合现场出现的各类问题,对加工工艺... 

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外先进石油钻机概况
        1.2.1 国际先进钻机概况
        1.2.2 国内新型钻机研发情况
    1.3 铁钻工的发展概况
        1.3.1 国外铁钻工现状
        1.3.2 国内铁钻工现状
        1.3.3 铁钻工的发展趋势
    1.4 冲扣钳概念
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 TZG93/4-140S铁钻工冲扣钳结构研究
    2.1 TZG93/4-140S铁钻工总体结构介绍
        2.1.1 总体结构
        2.1.2 工作原理
        2.1.3 主要技术参数及特点
    2.2 冲扣钳机构原理设计
    2.3 冲扣钳夹紧液压缸计算
        2.3.1 夹紧液压缸行程计算
        2.3.2 夹紧液压缸直径计算
    2.4 冲扣钳冲扣缸计算
        2.4.1 冲扣缸行程计算
        2.4.2 冲扣缸直径计算
    2.5 冲扣钳零部件强度校核
        2.5.1 曲柄强度校核
        2.5.2 支点臂强度校核
        2.5.3 滑块总成计算
        2.5.4 冲扣钳壳体强度校核
    2.6 本章小结
第三章 冲扣钳主承载件强度的有限元分析
    3.1 设计计算参考依据
    3.2 主承载件分析计算
        3.2.1 下壳体有限元强度分析
        3.2.2 上壳体有限元强度分析
        3.2.3 滑块总成有限元强度分析
        3.2.4 钳牙的有限元分析
        3.2.5 曲拐有限元强度分析
        3.2.6 支点臂有限元强度分析
        3.2.7 销轴90X205有限元强度分析
        3.2.8 销轴105X208有限元强度分析
        3.2.9 销轴45X131有限元强度分析
    3.3 本章小节
第四章 冲扣钳主承载件的加工制造技术
    4.1 冲扣钳上、下壳体加工工艺研究及过程控制
        4.1.1 壳体结构工艺性分析
        4.1.2 工艺方案初步设计与实施
        4.1.3 加工方法及刀具的选择
        4.1.4 切削用量参数控制
        4.1.5 加工后存在的问题
        4.1.6 工艺方案的改进
    4.2 冲扣钳曲拐的加工工艺研究及过程控制
        4.2.1 曲拐的结构工艺性分析
        4.2.2 工艺方案设计与实施
    4.3 冲扣钳主承载销轴的加工工艺研究及过程控制
    4.4 冲扣钳钳牙的加工工艺研究及过程控制
    4.5 冲扣钳滑块体的加工工艺研究及过程控制
        4.5.1 滑块体的结构工艺性分析
        4.5.2 工艺方案设计与实施
    4.6 支点臂的加工工艺研究及过程控制
        4.6.1 支点臂的结构工艺性分析
        4.6.2 工艺方案设计与实施
    4.7 本章小结
第五章 样机试制与试验
    5.1 样机试制
    5.2 样机试验
        5.2.1 厂内试验
        5.2.2 油田工业性试验
    5.3 本章小结
结论及展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]具有互锁功能的气控液型伸缩臂式铁钻工的研制[J]. 李洪波,张立佳,刘建,金鑫,康亮,祝贺.  机械工程师. 2017(05)
[2]一种轨道式铁钻工旋扣钳的研制[J]. 李洪波,康亮,文萍,王玉,梁顺安,祝贺,姜震.  机械工程师. 2015(12)
[3]新型铁钻工运动学分析及仿真研究[J]. 沙永柏,欧阳天成,刘晓利,朴冲.  机械制造. 2014(07)
[4]伸缩臂式铁钻工旋扣钳的设计研究[J]. 黄悦华,李洪波,王正磊,蒋合艳,屠俊文.  石油机械. 2014(07)
[5]煤层气钻机旋转式轻便铁钻工的研制[J]. 尹玉刚,高加索,陈丽琴,涂学洋,陈军鹏,李键,赵志飞.  石油机械. 2014(02)
[6]浅析箱体类零件加工工艺[J]. 龙创平.  装备制造技术. 2012(11)
[7]石油管柱上卸扣装置技术现状[J]. 任福深,王威,刘晔,常玉连.  石油机械. 2012(05)
[8]一种铁钻工滚轮用贝氏体钢的试验研究[J]. 朱建军,党恩,武占学,刘永飞.  石油机械. 2011(10)
[9]箱体类零件的加工工艺分析[J]. 张世有.  科技信息. 2010(17)
[10]TZG-120型铁钻工冲扣钳钳体部分的机构研究[J]. 张洪生,胡开斌,刘昊.  科学技术与工程. 2008(24)

硕士论文
[1]铁钻工旋扣机构研究与动力学分析[D]. 刘晓利.吉林大学 2014
[2]铁钻工夹持拧卸机构研究与机液联合仿真分析[D]. 占自涛.吉林大学 2014
[3]TZG216-110型铁钻工铰接臂优化设计研究[D]. 谷敏永.兰州理工大学 2010
[4]航空整体结构件加工变形安全校正关键技术研究[D]. 姜亦涛.山东大学 2009
[5]TZG216-110型铁钻工冲扣钳的机构研究[D]. 胡开斌.兰州理工大学 2009
[6]薄壁多框结构件高效铣削稳定性研究[D]. 宋宜德.南京理工大学 2009
[7]大型结构件检测的关键技术与实验研究[D]. 贾小丽.天津大学 2008
[8]基于残余应力的航空薄壁件加工变形分析[D]. 余伟.南京航空航天大学 2004



本文编号：3006331