全液压自动猫道举升系统研究

【摘要】随着地质勘探技术的发展和陆地钻机自动化程度的提高，井场作业对钻机外围设备的自动化程度也提出了更高的要求。大陆科学钻探的钻井深度为万米，钻机平台高达12.5m，如果仅仅依靠人力和简单机械运输钻具不仅费时费力，而且容易引发井场事故。钻具自动输运装置可在钻具运移中减少人的参与，大大地提高钻具的输运效率，节约工人劳动力。国外研究钻具输运装置的技术比较成熟，但大多应用于海洋钻井平台，针对陆地万米钻机的应用就更少。而国内大部分的井场仍采用人工或者半自动化地运移钻具，远远不能满足井场生产的需要。本文是基于国家深部探测技术与实验研究专项（SinoProbe-09-05）所展开的适用于万米钻机的钻具自动输运装置——全液压自动猫道，通过机电液一体化联合自动控制钻具在地面与钻机平台间的往复输运，可提高钻机的自动化程度，为深部探测实验研究提供技术保障。在分析钻具自动输运装置的国内外发展现状下，提出本文的主要研究内容和采用的研究方法。根据设计要求和实际工况，确定全液压自动猫道的功能，通过对比几种不同的设计方案，最终确定全液压自动猫道系统的方案。重点分析全液压自动猫道的举升系统特性。首先根据举升系统的工作原理，设计系统的主要结构，确定系统的主要液压执行元件和链传动参数，利用达朗贝尔（Alembert）原理建立举升过程的动力学方程。其次，建立ADAMS仿真模型，对举升系统的举升过程进行运动学和动力学分析，分析其位置、姿态、速度、提升力和支撑力的变化特性。随后，为了符合真实的井场作业情况，建立举升系统的刚柔耦合模型，分析在考虑柔性部件时，各个举升过程的参数变化情况。最后对举升系统的关键零部件进行强度校核，结果表明部件的应力和应变符合设计要求，同时，合理地选择连接位置可以改善系统的受力状况。通过静力学和动力学的分析结果，验证了系统的可行性，对于日后结构优化和液压系统的设计具有积极的借鉴意义。
【作者】张春鹏；
【导师】于萍；
【作者基本信息】吉林大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】猫道；举升系统；动力学；刚柔耦合；有限元；

【参考文献】
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