超大口径转盘设计与结构有限元分析

发布时间：2021-04-26 21:18

　　目前我国的油气开采正在向着更深层发展,钻井深度的增加对钻井设备有了新的要求。当前的钻机转盘存在的问题为:没有达到所要求的通孔直径,不能提供钻机向更深处钻采的能力。针对这些问题,本文设计了一种超大口径的钻机转盘,并对其关键部件进行了分析和优化。本文首先提出了两种超大口径钻机转盘整体的方案设计,两种超大口径钻机转盘整体设计方案的主要特点就是动力机构与传动机构的不同,经过了对比与分析后,最终选定了第二种方案来作为最终方案,并进一步完成了第二种设计方案中主要部件的选型与校核,完成了钻机转盘的关键零部件分析与设计优化,主要内容包括以下几个方面:（1）对超大口径的钻机转盘进行了整体的方案设计,并根据钻机转盘的实际工作要求完成了对液压电机、联轴器、减速器及轴承的设计选型,并对其进行了检验,检验其是否满足工作要求。同时完成了大小直齿圆柱齿轮的结构设计与理论计算的校核,对转盘轴承结构进行了寿命分析。（2）对所设计好的大小直齿圆柱齿轮进行了有限元分析,并与其理论计算结果相比较,验证其设计是否合理。完成了超大口径钻机转盘主轴承的优化设计。 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本文研究的目的及意义
    1.2 石油钻机转盘简介
        1.2.1 石油钻机转盘的介绍
        1.2.2 国内外钻机转盘的发展状况
    1.3 本文研究的主要工作任务
    1.4 题目来源
第二章 超大口径转盘总体方案设计
    2.1 总体方案
        2.1.1 方案一
        2.1.2 方案二
    2.2 两种设计方案对比分析
    2.3 本章小结
第三章 超大口径转盘关键部件设计与分析
    3.1 超大口径转盘设计计算的主要内容
    3.2 超大口径转盘的基本参数
    3.3 超大口径转盘结构初步设计及设备选型
        3.3.1 电机选型
        3.3.2 减速器选型
        3.3.3 联轴器选型
        3.3.4 不同个数液压马达转盘效率分析
    3.4 超大口径转盘齿轮传动的设计计算
        3.4.1 直齿圆柱齿轮的计算载荷
        3.4.2 直齿圆柱齿轮的理论计算
    3.5 超大口径转盘减速器输出轴的设计计算
    3.6 转台体直齿圆柱齿轮套接壁强度校核
    3.7 超大口径转盘轴承的选型与计算
        3.7.1 超大口径转盘轴承选型
        3.7.2 超大口径转盘轴承强度计算与寿命计算
    3.8 超大口径转盘键的选择与强度分析
        3.8.1 键的选择
        3.8.2 键连接的强度计算
    3.9 超大口径转盘的密封
        3.9.1 转台的密封
        3.9.2 轴伸出端的密封
        3.9.3 转盘其他地方的密封
    3.10 本章小结
第四章 超大口径转盘关键零部件有限元分析
    4.1 有限元分析的基本原理
        4.1.1 有限单元法基本思想
        4.1.2 有限单元法求解问题的基本步骤
        4.1.3 利用有限元方法解决接触问题
    4.2 大小齿轮的有限元分析
        4.2.1 大小齿轮的传动接触分析
        4.2.2 小齿轮齿根弯曲应力分析
        4.2.3 大齿轮的传动接触分析
    4.3 减速器输出轴模态分析
    4.4 本章小结
第五章 转盘轴承强度寿命分析与结构优化
    5.1 单排四点接触球轴承的强度计算与寿命计算
        5.1.1 静力学模型建立
        5.1.2 轴承寿命计算
    5.2 结构参数对转盘轴承寿命的影响
        5.2.1 内外沟曲率系数对轴承寿命的影响
        5.2.2 滚珠直径对轴承寿命的影响
        5.2.3 滚珠数量对轴承寿命的影响
        5.2.4 初始接触角对轴承寿命的影响
    5.3 结构参数的优化设计
        5.3.1 试验方法的选择
        5.3.2 试验的因素和目的
        5.3.3 选取因素的水平
        5.3.4 选择合适的正交表
        5.3.5 正交试验表表头设计
        5.3.6 正交标准表
    5.4 进行正交试验
    5.5 正交试验法试验结果的分析
        5.5.1 轴承结构参数最优组合
        5.5.2 影响因素重要性分析
    5.6 基于蝙蝠算法的结构参数优化
        5.6.1 蝙蝠算法介绍
        5.6.2 设计变量
        5.6.3 目标函数
        5.6.4 约束条件
        5.6.5 转盘主轴承结构参数优化
        5.6.6 两种优化方法对比分析
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3162132