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动力吊卡设计与运动仿真

作　者: 孙冠
导　师: 高胜
学　校: 东北石油大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 动力吊卡运动仿真动力学仿真参数优化
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 90次
引　用: 1次
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内容摘要

在目前国内修井作业过程中,井口操作还是以人工操作为主,此种作业工人劳动强度大,容易造成重大的工程和人身事故。因此,国内出现了大量的自动化井口设备,吊卡是自动化修井作业设备中的重要组成部分。本文主要进行的事动力吊卡的设计、理论研究及虚拟样机仿真研究工作。首先,介绍了国内外自动化修井设备的现状以及动力吊卡的发展过程,总结了动力吊卡结构设计要点,提出了一种动力吊卡方案,该吊卡由液压缸提供动力,可在一定范围内抓取管柱。其次,对摆动平衡机构、翻转机构、卡爪开合机构进行详细合理的设计,并利用SolidWorks软件中对吊卡整体机构建立三维实体模型。通过SolidWorks软件CosmosMotion插件对吊卡进行动力学仿真,研究吊卡的摆动情况,然后在吊卡三维实体模型上添加平衡机构并对其进行动力学仿真,确定摆动平衡机构的弹簧刚度系数及阻尼系数,以有效的减小吊卡整体的摆动;对翻转机构进行运动学仿真,确定吊卡在接近及远离管柱过程中吊卡的翻转角度;对吊卡的卡管过程进行动力学仿真,研究卡管液压缸推力、吊卡端面圆弧对卡管范围的影响,并确定其具体数值;对提升管柱过程进行动力学仿真,确定提升管柱时所需提升力。最后通过CosmosWorks对提升管柱过程进行有限元分析,校核吊卡与管柱接箍发生碰撞时的受力情况。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
第一章绪论  9-18
  1.1 论文研究背景及意义  9-10
  1.2 吊卡的发展概况  10-16
    1.2.1 手动吊卡的发展概况  10-12
    1.2.2 动力吊卡的发展概况  12-16
  1.3 吊卡在修井作业中的工作过程  16-17
  1.4 本章小结  17-18
第二章动力吊卡结构设计  18-28
  2.1 动力吊卡设计方案  18
  2.2 动力吊卡设计要点  18-19
  2.3 动力吊卡结构设计  19-26
    2.3.1 吊卡体  19-20
    2.3.2 翻转机构  20-23
    2.3.3 摆动平衡机构  23
    2.3.4 卡爪开合机构  23-25
    2.3.5 锁紧机构  25-26
  2.4 吊卡工作原理  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章吊卡摆动分析及平衡机构参数设计  28-37
  3.1 摆动平衡机构参数分析  28
  3.2 吊卡摆动数学模型  28-32
    3.2.1 未添加弹簧时吊卡的摆动规律  28-30
    3.2.2 吊卡摆动时弹簧钢桶中活塞的运动规律  30-32
  3.3 吊卡摆动平衡机构运动仿真  32-36
    3.3.1 未加摆动平衡机构的运动仿真  32-33
    3.3.2 摆动平衡机构运动仿真  33-36
    3.3.3 摆动机构参数选择  36
  3.4 本章小结  36-37
第四章吊卡卡管运动仿真  37-52
  4.1 影响卡管的参数分析  37-38
  4.2 吊卡卡管过程运动仿真  38-51
    4.2.1 卡管推力计算  38-39
    4.2.2 卡管范围分析  39-46
    4.2.3 闭合液压缸推力分析  46-48
    4.2.4 卡套端面弧线角度分析  48-51
  4.3 影响卡管参数的选择  51
  4.4 本章小结  51-52
第五章吊卡翻转运动仿真  52-62
  5.1 翻转机构工作原理及作用分析  52
  5.2 吊卡向前翻转运动仿真  52-57
    5.2.1 吊卡翻转过程运动仿真及碰撞分析  52-54
    5.2.2 吊卡离开管柱过程运动仿真及碰撞分析  54-57
  5.3 吊卡向后翻转运动仿真  57-60
    5.3.1 吊卡接近管柱过程分析  57-60
    5.3.2 接近管柱过程碰撞分析  60
  5.4 吊卡翻转参数选择  60
  5.5 本章小结  60-62
第六章提升管柱运动仿真  62-71
  6.1 影响管柱提升的参数分析  62
  6.2 提升管柱过程运动仿真  62-70
    6.2.1 管柱提升过程分析  62-64
    6.2.2 管柱提升力分析  64-65
    6.2.3 卡套端面弧线角度对提升管柱影响分析  65-67
    6.2.4 提升过程冲击受力分析  67-70
  6.3 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-76
发表文章目录  76-77
致谢  77-78
详细摘要  78-84

动力吊卡设计与运动仿真

内容摘要

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