【正文】 ....................................................................12 鋼（剎）帶兩端的拉力和制動力的計算 ...................................................12 鋼（剎）帶強度校核計算 ........................................................................13 鋼（剎）帶鉚接強度校核計算 .................................................................13 主剎車帶校核結(jié)論 .............................................................................................14 第五章 ZJ50 型絞車傳動系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的 有限元分析 ...................................................14 有限元法應(yīng)用 ....................................................................................................14 ANSYS 軟件簡介 ......................................................................................14 ZJ50 型絞車滾筒的靜力分析 .............................................................................14 建立滾筒模型 .........................................................................................14 滾筒材料溫室性能參數(shù) ...........................................................................15 模型的網(wǎng)格劃分 ......................................................................................15 邊界條件 ................................................................................................16 載荷工況分析 .........................................................................................16 求解并分析結(jié)果 ......................................................................................16 ZJ50 型絞車滾筒的模態(tài)分析 .............................................................................18 滾筒有限元模型的建立 ...........................................................................18 施加約束并求解 ......................................................................................18 模態(tài)結(jié)果分析 .........................................................................................18 ZJ50 型絞車滾筒軸的靜力分析 .........................................................................18 建立滾筒軸模型 ......................................................................................18 滾筒軸材料溫室性能參數(shù) ........................................................................18 模型的網(wǎng)格劃分 ......................................................................................19 邊界約束條件 .........................................................................................19 載荷工況分析 .........................................................................................19 求解并分析結(jié)果 ......................................................................................20 ZJ50 型絞車滾筒軸的模態(tài)分析 .........................................................................20 滾筒軸有限元模型的建立 ........................................................................20 施加 約束并求解 ......................................................................................21 模態(tài)結(jié)果分析 .........................................................................................21 ZJ50 型絞車滾筒軸裝配體有限元分析 ...............................................................21 建立滾筒軸裝配體有限元分析模型 ..........................................................21 材料屬性定義 .........................................................................................21 網(wǎng)格劃分 ................................................................................................21 定義邊界條件并施加載荷 ........................................................................22 求解并分析結(jié)果 ......................................................................................22 總結(jié)和展望 .....................................................................................................................24 致謝 ................................................................................................................................25 參考文獻 .........................................................................................................................26 1 第一章緒論 石油鉆機結(jié)構(gòu)簡介 在石油鉆井中，帶動鉆具破碎巖石，向地下鉆進，鉆出規(guī)定深度的井眼，供 采油機或采氣機獲取石油或天然氣。一部常用石油鉆機主要由動力機、 傳動機、 工作機及輔助設(shè)備組成。一般有八大系統(tǒng)（起升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系 統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和監(jiān)測顯示儀表、動力驅(qū)動系統(tǒng)、鉆機底座、鉆機輔助 設(shè)備系統(tǒng)），要具備起下鉆能力、旋轉(zhuǎn)鉆進能力、循環(huán)洗井能力。其主要設(shè)備有： 井架、天車、絞車、游動滑車、大鉤、轉(zhuǎn)盤、水龍頭（動力水龍頭）及鉆井泵（現(xiàn) 場習(xí)慣上叫鉆機八大件）、動力機（柴油機、電動機、燃氣輪機）、聯(lián)動機、固控 設(shè)備、井控設(shè)備等。 絞車的結(jié)構(gòu)簡介 鉆井絞車是鉆機起升系統(tǒng)設(shè)備之一，是鉆機的核心部件?；窘Y(jié)構(gòu)構(gòu)成： 滾筒、滾筒軸總 成； 制動機構(gòu)：主剎車和輔助剎車； 貓頭和貓頭軸總成； 傳動系統(tǒng)：傳遞動力、內(nèi)變速（多擋位）； 控制系統(tǒng)：離合器、摘掛擋、 司鉆控制臺； 其它：潤滑系統(tǒng)、殼體支撐系統(tǒng)。 2 絞車的功能及分類 （ 1）主要功能： 起下鉆具和下套管； 控制鉆壓和送進鉆具； （ 2）其它功能：根據(jù)絞車結(jié)構(gòu)形式不同附帶的功能也不同。 帶貓頭結(jié)構(gòu)：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(yè)、提取巖心。 （ 3）要求： 絞車要有足夠大的功率。滿足最大拉力、最高轉(zhuǎn)速、 足夠的壽命； 絞車滾筒要有足夠的尺寸和纏繩容量； 絞車要適應(yīng)寬范圍的載荷變化，要 有最高的功率利用率； 絞車要有靈敏、可靠的剎車機構(gòu)和足夠能力的輔助剎 車，能夠準確地調(diào)節(jié)鉆壓，均勻送進鉆具，控制鉆具下放速度，剎車機構(gòu)要耐熱、 耐磨； 絞車要具有剛勁的支架和底座；密閉潤滑； 司鉆操作要省力、方便。 （ 4） 根據(jù)絞車功能不同有不同的絞車結(jié)構(gòu)： 帶撈砂滾筒和不帶撈砂滾筒，即 通常說的單滾筒絞車和雙滾筒絞車； 無貓頭軸絞車。鉆機鉆臺上單獨配置液 壓貓頭。 （ 5）根據(jù)絞車傳動形式不同有不同的絞車結(jié)構(gòu)，這 是絞車設(shè)計中變化最多的結(jié) 構(gòu)。 單軸絞車。絞車只有滾筒軸，結(jié)構(gòu)非常簡單。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(diào)速電機驅(qū)動絞車； 雙軸絞車：類似于單軸絞車，絞車內(nèi)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(nèi)變速。其結(jié)構(gòu)較單、雙軸復(fù)雜。我 國早期和傳動的絞車都是這種形式； 多軸絞車：將四軸以上的絞車都稱之為 多軸絞車。即動力輸入軸、中間軸（多根）、貓頭軸、滾筒軸； 獨立貓頭軸－ 多軸絞車：絞車主體（輸入軸、中間軸、滾筒軸等）低位安 裝，位于后臺底座， 小功率的貓頭軸高位安裝，位于鉆臺上； 齒輪傳動單軸絞車：現(xiàn)在電驅(qū)動鉆 機中普遍實用的結(jié)構(gòu)，直流或交流變頻調(diào)速電動機直接驅(qū)動減速或變速齒輪箱， 以驅(qū)動滾筒軸。 （ 6）根據(jù)絞車制動形式不同有不同的絞車結(jié)構(gòu)： 近距離剎車制動絞車； 遠距離帶剎車制動絞車； 氣動無剎把帶剎車制動絞車； 液壓盤式剎車制動 絞車； 水剎車輔助剎車絞車； 電磁渦流剎車輔助剎車制動絞車； 水冷 3 氣動盤式剎車輔助剎車制動絞車； 能耗制動無輔助剎車絞車。 本次畢業(yè)設(shè)計的研究背景與意義 據(jù)我國 海洋石油 20xx 年遠景規(guī)劃，我國將有 30 多個油田待開發(fā)，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(shè)海底管線 1000 多公里，投資總量每年將以百億元 以上遞增。在此背景下，作為海洋工程裝備必不可缺少的海洋鉆機必定有大量的 市場需求。另外目前我國在用鉆井設(shè)備大多屬于較落后的機械鉆機，由于機械鉆 機存在工作效率低、勞動強度大、安全性差等缺點，因此急需進行更新，從而將 產(chǎn)生大量更新需求。 ZJ50 型絞車傳動是鉆機的傳動系統(tǒng) 之一，它不但擔(dān)負鉆機起下鉆具和下管套及上卸扣，還擔(dān)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(yè)。同時還擔(dān)負著井架及鉆機前后臺起升和降落任務(wù)。傳統(tǒng)機械傳動絞車體積大、質(zhì)量重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點，很難較好地滿足新型鉆井工藝的要求， ZJ50 型絞車傳動系統(tǒng)克服傳統(tǒng)機械驅(qū)動絞車的不足，具有鉆井性能好、啟動平穩(wěn)、絞 車功率大、調(diào)速性能好、功率利用率高、安全可靠、絞車操作省力，控制先進， 傳動簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)速范圍大，效率高 ,壽命