zj50型石油鉆機用動力絞車傳動系統設計畢業設計論文(存儲版)

　　

【正文】 12 件鉚接計算鋼帶與固定端吊耳處的聯接強度鉚釘： 選用材料Q235Ab ≥380～470Mpa，s≥220Mpa鉚釘剪切強度:τ＝ 4FｍdZ≤［τ］ 主剎車帶校核結論 通過對剎帶的設計計算，計算結果符合API Spec 7k2005 第4 版及增補2《鉆井和井口操作設備規范》規定的要求。 所示： 滾筒材料溫室性能參數滾筒材料選用ZG35CrMo，：密度（Kg滾筒。 ZJ50 型絞車滾筒軸的靜力分析 建立滾筒軸模型 在PRO/E 中建立滾筒軸的三維模型后，選擇SAT 文件類型存盤。由于本滾筒軸基本上是一個對稱的結構，并且其上部件的重量較小，所以自重均忽略不計。 ZJ50 型絞車滾筒軸的模態分析 滾筒軸有限元模型的建立 運行workbench，選擇模態分析，定義材料的相關性能參數后，導入之前存盤的滾筒軸SAT 文件就可以生成滾筒軸的實體模型。實際工作過程中，滾筒、鍵、滾筒軸在整個分析過程中均處于接觸狀態，因此在這里對模型進行了簡化，將這三者在建模分析中合為一體，而不影響最終的結果。因此，假定扭矩載荷均勻分布在滾筒軸左端部的圓周面上，采用模型表面節點施加周向集中力的方式進行施加。總結和展望 在對ZJ50 型絞車的傳動系統及工作原理認真研究的基礎上，根據絞車的實際工作情況，對絞車的剎車進行最大靜強度的計算校核，校核結果表明，關鍵部件能夠滿足絞車的正常工作要求，并且具有一定的安全余量。（2）本課題在計算機模擬環境下利用仿真軟件進行仿真時，由于建模時的結構簡化、模型誤差等因素，其結果和實際情況會有所偏離，所以有待于等樣機生產出來以后對分析中所得數據的進一步驗證，使之更加合理化。在這里，首先我要感謝我的導師老師。最后，我要感謝揚州大學四年來對我的大力栽培。此次畢業設計才會得以順利完成。通過這次畢業設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。（4）在絞車的有限元分析方面：利用ANSYS 建立ZJ50 型絞車傳動系統的主要零件如滾筒軸、滾筒和滾筒軸裝配體的有限元模型，科學合理地確定了它們的約束條件和載荷分布；分別對滾筒軸、滾筒和滾筒軸裝配體進行靜態分析得到了滾筒軸、滾筒軸和滾筒軸裝配體的應力圖、位移圖，通過對數據進行分析可知它們具有較好的強度和剛度；分別對滾筒軸、滾筒進行模態分析得到了他們前六階固有頻率和相應振型，數據表明其抗振性好，滿足絞車正常工作要求。（2）強度分析滾筒軸裝配體受載后應力分布圖， 所示： 滾筒軸裝配體的的最大應力部位在滾筒與滾筒軸的過渡處，小于滾筒和滾筒軸的材料屈服極限,由有限元的計算結果，可得出滾筒軸的安全系數為：。 載荷的確定滾筒軸裝配體所受的載荷包括滾筒軸端扭矩、筒殼壓力。 ZJ50 型絞車滾筒軸裝配體有限元分析 建立滾筒軸裝配體有限元分析模型 在PRO/E 中建立滾筒與滾筒軸的裝配后，選擇SAT 文件類型存盤。 （2）強度分析 滾筒軸受載時應力分布圖： 計算結果表明：滾筒軸的最大應力部位在靠近軸左端軸肩附近，最大應力為，并出現了應力集中的現象，在軸加工時，應注意減小應力集中。 載荷工況分析 有限元分析的目的之一是檢查結構或構件對一定的載荷條件的響應。然后根據模態提取方法——Block Lanczos（分塊法）進行求解，并對結果進行模態擴展。由工程的實ZJ50際應用的經驗可知，滾筒的剛度也滿足絞車的正常工作需要。運行workbench，選擇靜力分析，定義材料的相關性能參數后，導入之前存盤的滾筒SAT 文件就可以生成滾筒的實體模型。取l =28m（當最大井深為4000 米時） max y ——鉆柱中最大立根數= 4000/28≈，取max y =143 0 G ——游動系統固定重量， 查得0 G =10T=10000Kg 2 D ——滾筒第二層纏繩直徑, 有： 2 D = o D + d繩+2φ d繩 式中： 0 D —— 滾筒原始直徑=d繩——鋼絲繩直徑=29mm φ——滾筒半徑上的增量系數，取φ= 2 D = o D + d繩+2φ d繩=+29+229==——有效繩數=10h 游——游車系統效率，查取h游=h 絞——絞車滾筒效率，取h絞= M = M靜=21276 10= = max 2 MD轂 式中： D轂——剎車轂直徑=1168mm= F制max = 2* 鋼（剎）帶兩端的總拉力（兩條 鋼（剎）帶強度校核計算 鋼（剎） 220 mm=22cm，厚度6mm= 在2T 作用下受拉伸，=180。剎車機構是絞車上最重要的部件，同時也是最薄弱的部件。數據管理模塊的開發研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了Pro/ENGINEER 獨特的全相關性功能，因而使之成為可能。全相關性鼓勵在開發周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發后期的一些功能提前發揮其作用。單一數據庫： Pro/Engineer 是建立在統一基層上的數據庫上，不像一些傳統的CAD/CAM 系統建立在多個數據庫上。1988 年， 的Pro/ENGINEER誕生了。驅動鉆井轉盤的動力由滾筒軸上高速端空套鏈輪（Z=32）通過21 3/4″鏈條，傳遞到轉盤驅動軸空套鏈輪（Z=27）上，由轉盤驅動軸上離合器（PO218）的離合，將動力通過鏈輪（Z=20）、21 3/4”鏈條帶動轉盤轉動，轉盤可獲得四正一倒的轉速， 所示。各個護罩均為剛性結構焊接件。滾筒主剎車采用帶剎，滾筒采用整體開槽滾筒，所有運動部件采用強制潤滑；（4）驅動部位不可以帶泥漿泵；（5）設計時，主要關鍵件（如鏈輪、軸）等均采用優質合金鋼，并且通過熱處理獲得優良性能；（6）底座設計能適應UNIT 公司的裝運方式。（3）絞車要能適應起重量的變化，有足夠的提升檔數，最好能無極調速，以便提高功率利用率，節省起下鉆時間。在對ZJ50 型絞車的整體結構及工作原理認真研究的基礎上，運用Pro/E 對ZJ50 型絞車系統的所有組成元件進行三維建模；并對滾筒、滾筒軸、中間軸、輸入軸等重要部件進行安全校核；最后運用ANSYS 對中間軸裝配體進行有限元分析。全液壓驅動的絞車、轉盤和鉆井泵由挪威MH公司于2o世紀90年代推出，與此之前推出的全液壓頂驅、管排放系統、液壓機械手及天車型液壓升沉補償器，構成了海洋鉆機機械化、智能化操作系統。最小的微型鉆機采用小井眼鉆井技術，鉆深可達l 500 m，體積小，質量輕，最輕的只有14 t，節省鉆井費用30％ 一4o％ ，減少拆裝時間6ook一70ok，節約鉆井液88ok，減少井場面積70ok，是經濟效益最好的一種石油鉆機。隨著鉆大井眼的需要，大尺寸高壓防噴器也有新的發展，德國KTB超深井中已使用476．25 mln70MPa防噴器組。為了提高起升工作效率，絞車功率趨向于提高。就我國目前普遍使用的機械驅動鉆機而言，美國在20世紀60年代已經成熟，到70年代得到迅速發展。目前，我國石油鉆機的品種和質量基本滿足了國內不同地區、不同井深的需要。 石油鉆機國內外的發展狀況 石油鉆機國內的發展狀況 縱觀我國石油鉆機的歷史，其發展主要由4個因素所決定：一是鉆機的有效使用年限，它決定其更新或改造周期。 本次畢業設計的研究背景與意義 據我國海洋石油2015 年遠景規劃，我國將有30 多個油田待開發，需建造70 多座平臺，新建和改造10 多艘FPSO，其中中海油需建造55 座海洋平臺，6艘FPSO，4 個陸地終端、鋪設海底管線1000 多公里，投資總量每年將以百億元以上遞增。（5）根據絞車傳動形式不同有不同的絞車結構，這是絞車設計中變化最多的結構。 絞車的結構簡介 鉆井絞車是鉆機起升系統設備之一，是鉆機的核心部件。傳統機械傳動絞車體積大、質量重、結構復雜，很難較好地滿足新型鉆井工藝的要求。保密的論文（設計）在解密后適用本規定。據我所知，除文中已經注明引用的內容外，本論文（設計）不包含其他個人已經發表或撰寫過的研究成果。：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。ZJ50型絞車傳動系統的設計優化為絞車發展提供理論參考，具有一定的工程應用價值。帶貓頭結構：上卸鉆具絲扣、起吊其它重物等；整體起放井架和底座；雙滾筒絞車：鋼絲撈砂作業、提取巖心。典型實例：車裝鉆機絞車外變速（阿里森變速箱）；交流變頻傳動調速電機驅動絞車；雙軸絞車：類似于單軸絞車，絞車內無變速功能，只是比單軸絞車多了貓頭軸；三軸絞車：絞車中增加了一根動力輸入的傳動軸，絞車內變速。 ZJ50型絞車傳動是鉆機的傳動系統之一，它不但擔負鉆機起下鉆具和下管套及上卸扣，還擔負著鉆頭鉆進過程中控制鉆壓、處理事故，以及提取巖芯筒、試油等作業。目前國內陸地石油鉆井業中，淺井鉆機、中深井和深井鉆機兼而有之，以中深井較多；在驅動型式上以機械驅動為主；在結構方式上以橇裝為主。該廠3 000 m車裝鉆機已生產3O多臺，目前有20余臺車裝及橇裝鉆機在國外服務，其中由長城鉆井公司牽頭組織、南陽石油機械廠生產的l20K鉆機自1997年就開始在加拿大進行鉆井作業，使用情況良好。1．類型趨于多樣化 近幾年來，根據井位環境差異和鉆井工藝需要，開發出不同類型的石油鉆機，如適應各種環境的沙漠鉆機、海洋鉆機、淺海或海灘鉆機、極地鉆機、城市鉆機、地震區鉆機、全地彩鉆機、直升機吊運鉆機和陸地鉆機等? ；適應各種鉆井工藝的叢式井鉆機、斜井鉆機、小井眼右機、特深井鉆機、自走式鉆機、自動化鉆機、柔桿鉆機、模塊化鉆機等引。原蘇聯、羅馬尼亞的鉆機系列中，絞車輸人功率最大l 838 kW。另外，還推出快拆法蘭結構防噴器，拆換膠心方便，省去現場裝卸螺栓的繁重勞動。盤式剎車替代原帶式剎車，作為20世紀8O年代后期發展起來的一項新技術，以其制動力矩容量大、穩定、安全、可靠等特點，可實現遙控操作，易實現自動送鉆，易維護，長壽命，易系列化設計和專業化生產。鉆機設有天車防碰和緊急剎車裝置，避免游車大鉤碰撞天車，并能在任何情況下迅速制動大鉤和絞車。 3．對ZJ50 型絞車傳統系統中的傳動軸、滾筒、主剎車帶進行安全校核，根據校核結果判斷各部件是否能滿足正常工作要求。（6）絞車應具有剛勁的支架和底座。絞車為密封墻板式五軸絞車。 絞車工作原理 ，動力經液力變矩器減速增矩，再通過雙LT600/125 離合器傳到鏈條箱。通過計算機輔助設計建立的立體的、有光的、有色的生動畫面，虛擬逼真地表達大腦中的產品設計效果，比傳統的二維設計更符合人的思維