全液压自动猫道提升系统研究

【摘要】自动猫道可以形象地称之为动力猫道，它的主要功能是在钻井过程中完成钻杆、钻铤等钻具在地面与钻井平台之间的运移工作。一方面，它能够明显地降低工人的劳动强度，同时可以使钻井工人远离具有危险性的工作区域从而提高了工作安全性。另一方面，它能够有效地提高钻井效率与钻具操作自动化水平。目前，应用于陆地科学钻探工程中的自动猫道主要有三种：钢丝绳拉升式猫道，液压缸举升式猫道与机械手臂系统。钢丝绳拉升式猫道输出动力大，传动距离远，但是传动精度低。猫道在起升过程中会产生明显的晃动与额外的动态冲击载荷，从而严重地影响了猫道运行的稳定性与可靠性。液压缸举升式猫道的举升高度因载荷能力与活塞杆稳定性等因素而受到限制。因此，这种猫道适应高度较低的钻井平台。机械手臂系统处理管具能力强，自动化程度高，但是系统结构复杂，元件制造精度高。本文来源于国土资源部深部探测关键仪器装备研制与实验专项（项目编号：SinoProbe-09-05），其旨在于设计出一种全液压自动猫道，作为深部钻探钻机的外围配套设备。由于项目要求陆地科学钻探的深度是10000米，所需要的钻井平台的高度是12.5米。根据项目计划，上述三种类型的猫道不能满足要求，因此需要研制新型自动猫道。本论文针对全液压自动猫道提升系统进行了相应的研究，研究的内容主要包括五个方面：机械结构设计、运动学与动力学分析、性能参数分析、动力学仿真与关键零部件的有限元分析。具体内容阐述如下：首先，论文总结概括了国内外猫道的发展现状，分析了本论文研究内容与意义。根据提升系统的性能要求以及工作环境，确定了提升系统的总体结构方案。论文对提升系统的结构组成与工作原理做了详细的介绍。基于Solidworks软件绘制了提升系统的三维模型。第二，通过对提升系统进行运动学与动力学分析，得到了与提升系统相关的动力学参数表达式。利用动力学序列方法求解提升系统的相关参数的解析式，为提升系统零部件的设计提供了参考数据。第三，创建了提升系统虚拟样机模型，利用ADAMS软件对提升系统进行动力学仿真，验证了提升系统设计的合理性，同时为其结构优化提供参考数据。最后，利用有限元软件对提升系统关键部件进行了应力与变形分析，为结构的进一步优化提供了依据。
【作者】高建强；
【导师】于萍；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】自动猫道；提升系统；结构设计；运动分析；有限元；

【参考文献】
[1]方海英,李医,陈晓,余斐,郑书发,张文,陈瑜.肠道外感染气单胞菌属的临床分布与耐药性分析[J].中华医院感染学杂志,2015,07:1454-1456.
[2]董卫斌.西安市南部区域交通组织规划研究[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2013,硕士.
[3]柴天佑,张贵军.基于给定的相角裕度和幅值裕度的PID参数自整定新方法[J].自动化学报,1997,02:25-30.
[4]陈相岩.面向服务网络的协同演化建模及自适应行为分析研究[D].东北大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[5]杨静.新疆资源型工业城市建设用地集约利用研究[D].新疆农业大学,土地资源管理,2012,硕士.
[6]顾佳艺.郑晓《吾学编》的史学研究[D].复旦大学,专门史,2012,硕士.
[7]刘静静.唐代江南地区佛教文化环境与诗歌创作[D].西北大学,中国古代文学,2013,硕士.
[8]贺秋铭,吴春惠,刘贻尧,杨红.荧光光谱法研究纳米氧化石墨烯与牛血清白蛋白的相互作用[A].中国力学学会、中国生物医学工程学会力学专业委员会、中国生物物理学会生物力学与生物流变学专业委员会.第十届全国生物力学学术会议暨第十二届全国生物流变学学术会议论文摘要汇编[C].中国力学学会、中国生物医学工程学会力学专业委员会、中国生物物理学会生物力学与生物流变学专业委员会:,2012:1.
[9]杨光.GPS和伪卫星组合定位技术及其在形变监测中的应用研究[D].河海大学,2004.
[10]李雯雯.“扎根”：台湾社区营造中的文化认同构建[D].华中师范大学,地方政府学,2014,硕士.
[11]王慧.2008-2012年包头市城区地价动态监测研究[D].内蒙古师范大学,土地资源管理,2013,硕士.
[12]罗汉洋.数据仓库的开发实践[J].计算机系统应用,2002,06:57-59.
[13]严韵诗.中医药辅助治疗恶性肿瘤国外文献Meta分析[D].广州中医药大学,中西医结合临床,2014,博士.
[14]于汉杰.肝纤维化小鼠模型糖相关基因表达与糖链结构整合分析[D].西北大学,生物工程（专业学位）,2014,硕士.
[15]葛晓红.LPS刺激对雏鸡气管和肺TLR4的表达影响研究[D].华中农业大学,基础兽医学,2014,硕士.
[16]陈竹睿.编码FLC-FLAG和SVP-HA标签蛋白表达载体转化芥菜的研究[D].西南大学,蔬菜学,2013,硕士.
[17]任虔英.物联网技术在建筑设备管理系统中的应用研究[D].长安大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[18]何艳梅.2%利多卡因外涂皮肤擦伤伤口综合指标的观察与研究[D].南方医科大学,护理学,2012,硕士.
[19]鲁琴.基于客户机/服务器模式的管理信息系统的开发与研究[D].华东师范大学,计算机应用,2001,硕士.
[20]路清.影视动画表演思维与表演技巧的应用研究[D].陕西科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[21]杨柳.《老子》的价值理论及时代命运[D].吉林财经大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[22]郭玉明,冯飞燕,韩永英,任维民.农业机械化项目绩效评价指标体系与模糊评价[J].农业机械学报.2007(03)
[23]崔日宝.河西走廊不同产地原料及浸渍工艺对赤霞珠干红葡萄酒挥发性成分的影响[D].甘肃农业大学,农产品加工与贮藏,2013,硕士.
[24]赵永敢.“上膜下秸”调控河套灌区盐渍土水盐运移过程与机理[D].中国农业科学院,作物生态学,2014,博士.
[25]董菲.110例系统性红斑狼疮死亡原因及死亡相关危险因素分析[D].广西医科大学,风湿免疫学（专业学位）,2013,硕士.
[26]杨彬.贵州路发磷石膏粉生产线集散控制系统[D].济南大学,控制工程,2012,硕士.
[27]徐雪.胃早期癌和癌前病变的基因表达谱和组织蛋白表达研究[D].北京协和医学院,内科学,2014,博士.
[28]崔雪梅.气体分析自动控制系统在冶金行业中的应用[J].冶金自动化,2001,03:14.
[29]王菲.有交易费用的离散型算术平均亚式期权的近似定价[D].华中师范大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[30]袁海林.基于PLC控制的气密液压检测系统的设计与实现[D].成都理工大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[31]朴金子.新型农村金融机构可持续发展问题研究[D].吉林财经大学,金融学,2014,硕士.
[32]于珑馨.论弦乐小夜曲的创作与发展[D].江苏师范大学,音乐学,2013,硕士.
[33]李大恒.两系杂交中稻源库特征与栽培调控研究初报[D].湖南农业大学,种植,2003,硕士.
[34]朱品璋.玩偶的情感设计研究[D].南京师范大学,设计艺术学,2012,硕士.
[35]梁力,严建伟,聂影.基于源地址约束的垃圾邮件过滤模型[J].西安交通大学学报,2005,04:376-379.
[36]刘锐,刘惠康,周文玲.基于S7-300PLC的飞剪模糊控制系统[J].冶金自动化,2015,02:63-67.
[37]王志龙.未自燃煤矸石混凝土基本性能的研究[D].中国矿业大学,结构工程,2014,硕士.
[38]侯安宁,何樵登.地震弹性参数的非线性数值反演[J].石油地球物理勘探,1994,06:669-677+800.
[39]郝天佑.光导纤维应用与光纤传感技术(讲座一)[J].冶金自动化,1986,04:46-50.
[40]陈鹏,何蕾,孙小宁,吕卫锋.WIPMM:一种可扩展的Internet性能管理模型[J].计算机工程与应用,2003,06:46-50.
[41]李浩秋.留守儿童心理健康问题的社会工作介入[D].华中师范大学,社会工作,2014,硕士.
[42]邢建伟.长江口有机碳的时空分布、变化及输运特征研究[D].中国海洋大学,水产养殖,2014,硕士.
[43]李丽.辽宁省集体林权制度改革研究[D].东北大学,行政管理,2010,硕士.
[44]王莉.不对称取代的β-二亚胺碱金属化合物和有机膦化合物的合成及结构研究[D].山西大学,有机化学,2004,硕士.
[45]成问.辣椒素抑制缺氧/复氧导致的大鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡[D].遵义医学院,麻醉学,2014,硕士.
[46]袁艳霞.我国公共财政体制下公共医疗卫生研究[D].江西财经大学,财政学,2004,硕士.
[47]张维维.Al-Si-Fe合金第二相形态控制技术研究[D].辽宁工程技术大学,材料加工工程,2004,硕士.
[48]罗仕鉴,龚蓉蓉,朱上上.面向用户体验的手持移动设备软件界面设计[J].计算机辅助设计与图形学学报,2010,06:1033-1041.
[49]毕杰刚.框架—核心筒结构楼层地震剪力调整方法的对比分析[D].重庆大学,土木工程,2014,硕士.
[50]孙二虎.高分辨率三维地震在煤矿采区解释小断层和陷落柱的研究[D].太原理工大学,矿产普查与勘探,2004,硕士.