修井机作业系统虚拟样机设计及相关零件分析

发布时间：2017-05-12 04:03

  本文关键词：修井机作业系统虚拟样机设计及相关零件分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国现有的修井设备大多还停留在以人工操作为主的阶段,这种作业方式劳动强度大,并伴有危险因素。因此要设计一种自动作业系统在现在来说是非常必要的。本文所设计的车载式修井机作业系统是车载修井机的主要承重系统与作业系统,主要由桁架、链轮支架、吊卡系统、卡瓦系统、防喷器、井架系统等几大部分组成。在收集和分析了国内外现有的修井机的发展以后,设计了车载修井机作业系统中的几个重要系统。本文主要利用SolidWorks软件针对组成作业系统的几大部分进行三维建模,并进行装配,完成作业系统虚拟样机的建立。然后根据所设计的桁架方案建立桁架的有限元模型,利用《简明建筑结构设计手册》中的规定计算出桁架三个受风面的风载荷,运用有限元软件分别对桁架的受风面进行静力学分析,得到各个受风面的应力与位移变化云图,并进行整体校核。最后利用《钢结构建筑设计规范》(AISC-360-05)中的规定分别对桁架受力最大的4号、74号、8号单元进行单独校核。本文利用有限元方法对桁架本身进行模态分析与屈曲分析,通过模态分析找到了桁架结构的固有频率与基本振型,找出了桁架的薄弱环节,并且可以避免作业时发生共振。屈曲分析后得到桁架的临界载荷,根据数据对比得出桁架的轴向载荷小于临界载荷,为安全使用桁架提供了依据。最后对车载修井机作业系统进行运动仿真,运用运动仿真软件对作业系统的起升过程进行运动分析,得出桁架与井架连接处9点与10点的力随角度变化而变化的曲线,为作业系统的结构设计与改进提供了进一步的依据。
【关键词】：车载修井机桁架 静力学分析 模态分析 屈曲分析 运动仿真
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE935
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景与意义9
• 1.2 修井机的发展现状9-12
• 1.2.1 国外修井机现状10
• 1.2.2 国内修井机现状10-12
• 1.3 不压井（带压）作业技术简述12
• 1.4 车载修井机桁架的结构分析12-13
• 1.5 课题研究的主要内容13-15
• 第2章 车载式修井机作业系统虚拟样机设计15-27
• 2.1 主传动系统和链轮支架的设计及三维建模16-21
• 2.1.1 强制起下系统的工作过程17-19
• 2.1.2 主传动系统和链轮支架设计方案及三维建模19-21
• 2.2 车载式修井机吊卡设计及三维建模21-23
• 2.2.1 自动吊卡功能分析21
• 2.2.2 自动吊卡的工作原理21-23
• 2.3 车载式修井机卡瓦设计及三维建模23-24
• 2.4 车载式修井机井架系统设计及三维建模24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 桁架的有限元分析与校核27-46
• 3.1 单元特性分析27-29
• 3.1.1 梁单元特性分析27-28
• 3.1.2 壳单元特性分析28-29
• 3.1.3 杆单元特性分析29
• 3.2 静力学分析概述29-30
• 3.3 桁架的模型建立30-33
• 3.3.1 桁架的主要参数30-31
• 3.3.2 材料的选择31
• 3.3.3 模型的建立31-33
• 3.4 桁架的受力计算33-35
• 3.5 约束的确定35-36
• 3.6 桁架的分析与校核36-45
• 3.6.1 工况一的有限元分析36-39
• 3.6.2 工况二的有限元分析39-42
• 3.6.3 工况三的有限元分析42-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第4章 修井机桁架的稳定性分析46-56
• 4.1 模态分析理论46-50
• 4.1.1 模态分析的概念46
• 4.1.2 结构模态分析的基本原理46-48
• 4.1.3 子空间迭代法48-50
• 4.2 车载修井机桁架结构的模态计算50-54
• 4.2.1 前十阶的固有频率51
• 4.2.2 车载修井机桁架前十阶振型51-54
• 4.3 车载修井机桁架的屈曲分析54-55
• 4.3.1 屈曲分析的基本原理54
• 4.3.2 车载式修井机桁架结构的屈曲分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 车载修井机作业系统运动仿真分析56-63
• 5.1 多刚体系统动力学理论56-57
• 5.2 作业系统起升的运动学与动力学数学模型57-59
• 5.3 桁架与井架连接处的仿真分析59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 结论63-64
• 参考文献64-66
• 在学研究成果66-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：358696