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1、
撬裝式鉆機鉆具排放機械臂機構設計與仿真
鉆具排放設備是自動化鉆井的重要組成部分 , 以往國內外的一些研究和產(chǎn)品
主要是針對作業(yè)環(huán)境比較惡劣的海洋鉆機和大型陸地鉆機的。這些排放設備 , 由
于體積結構比較大的原因 , 并不適合安裝在鉆臺面積較為緊湊的小型撬裝式鉆機
上 , 在國內小型撬裝式鉆機上 , 鉆臺鉆具的排放工作依舊采用著人工推拉的方式進行作業(yè)。
因此 , 研究設計一種適用于小型撬裝式鉆機的鉆臺鉆具排放裝置 , 對于改善工人勞動條件 , 降低勞動危險性和提高作業(yè)效率有著積極的意義。本文在研究以往鉆具排放設備的基礎上 ,
2、利用現(xiàn)代機械設計理論與 UG三維設計軟件設計了一個可用于小型撬裝式鉆機的鉆具排放機械臂 , 利用 UG運動仿真模塊對其進行了運動可行性分析 , 通過 UG載荷傳遞模塊和 ANSYS有限元軟件對各主要部件進行了受力計算和強度分析 , 根據(jù)機械臂最大工作負載為其設計了一套符合工作要求的液壓控制系統(tǒng)。
通過研究取得的主要研究成果有： (1) 在研究撬裝式鉆機鉆臺布局特點及鉆具排放的功能需求基礎上 , 設計了可適用于撬裝式鉆機的鉆具排放機械臂 , 繪制了機械臂各機構的零件圖并進行了虛擬裝配 , 干涉檢查結果表明各零件之間不存在干涉 , 機械臂的機械結構設計是合理的。 (2) 建立了機械臂的運
3、動仿真模型 , 模
擬了裝置的運動狀況 , 繪制了機械臂的軌跡追蹤圖、位移、速度、加速線等變化曲線 , 通過對仿真曲線的分析 , 驗證了機械臂在運動方面是可行的。
(3) 模擬機械臂在最大負載下工作 , 對主要部件在工作過程中的受力情況進行了分析 , 并結合 ANSYS有限元軟件得到了機械臂關鍵部件的應力變化情況并進
行了強度分析 , 分析結果證明了機械臂在最大負載下工作是安全的。 (4) 根據(jù)機械
臂的結構設計和動作流程 , 應用 CAD軟件繪制了機械臂的液壓控制系統(tǒng)原理圖。
根據(jù)機械臂的最大工作負載計算了各執(zhí)行元件所需最大驅動力 , 進而對液壓
執(zhí)行元件進行了選取。通過研究 , 設計了一種適合于小型撬裝式鉆機上應用的鉆
臺鉆具排放機械臂機構。
該機械臂高僅 2.6m, 并且只需占用平臺面積 0.25m2, 可以安裝于兩立根盒之
間空位處。整個裝置重量不足 1t, 方便安裝和拆卸。
機械臂最大延伸距離達 3m,最大推力接近 500kg, 可在井口周圍對直徑
60.3mm～ 139.7mm的鉆桿及 88.9mm～177.8mm的鉆鋌進行傳送和排放操作。
撬裝式鉆機鉆具排放機械臂機構設計與仿真
