【正文】 的壓縮使里層的鋼絲繩放松而降低對滾筒的壓力，因此，鋼絲繩多層 纏繞時有一個多層纏繞系數(shù)。滾筒 18 內(nèi)表面處最大應(yīng)力達(dá) 。如圖 所示。 ZJ50 型絞車滾筒軸的靜力分析 建立滾筒軸模型 在 PRO/E 中建立滾筒軸的三維模型后，選擇 SAT 文件類型存盤。右邊約束中沿軸向自由度及三個轉(zhuǎn)動自由度均不被約束。滾筒軸在工作中受力比 較復(fù)雜，變化較大，其主要影響因素有三個方面，一是在起下鉆工作過程中，由 于井深或立根數(shù)的變化而引起快繩拉力和扭矩的變化；二是由于工作中滾筒纏繩 半徑即快繩所在纏繩層次變化引起快繩拉力及滾筒軸彎、扭矩的變化；三是滾筒 纏繩拉力位置的改變，即快繩作用點距筒體兩端支點距離的改變而引起滾筒彎、 扭的變化等。 由工程的實際應(yīng)用的經(jīng)驗可知，滾筒軸的剛度滿足絞車的正常工作需要。我們對滾筒作如下簡化： 21 忽略邊界處的倒 角；忽略退刀槽和砂輪越程槽；簡化后的模型如圖 所示。由此 可見，該滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計較為合理，滿足絞車的正常工作需要。另外 ，我們對此模型還要進(jìn)行 如下簡化：忽略退刀槽和砂輪越程槽；忽略滾筒上的繩槽等。右邊約束中沿軸向自由度及三個轉(zhuǎn)動自由度均不被約束。 （ 2）筒殼壓力 前面已對快繩拉力對滾筒造成的各種載荷做了詳細(xì)說明，由前面論述可知作 用在滾筒表面的壓力 σ 為快繩 拉力對滾筒施加的主要載荷。 （ 1）剛度分析 滾筒軸裝配體受載后總位移分布圖如圖所示 : 計算結(jié)果表明：滾筒軸裝配體的最大變形發(fā)生在滾筒的的中間部位以及滾筒 軸左端部位，最大變形為 ，也在滾筒軸裝配體的彈性內(nèi)。最后運(yùn)用 ANSYS 對滾筒、滾筒軸和滾筒軸裝配體進(jìn)行有限元分析，分析結(jié)果表明， ZJ50 型絞車 設(shè)計合理，能夠滿足正常工作要求。 25 （ 3） ZJ50 型絞車傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件校核方面：對 ZJ50 型絞車傳統(tǒng)系統(tǒng)中的剎 車進(jìn)行力學(xué)計算校核，校核結(jié)果表明絞車傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件能夠滿足工作要求。總之，作者希望通過本畢業(yè)設(shè)計給大家提供一個開發(fā) ZJ50 型絞車的新思路。自己要學(xué)習(xí)的東西 還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點 。當(dāng)然在本文設(shè)計中還存在不足之處，作者將在日后的學(xué)習(xí)和工作過程中繼續(xù)積累經(jīng)驗，對 ZJ50 型絞車作進(jìn)一步的研究。 本畢業(yè)設(shè)計雖然能夠圓滿完成，但由于時間問題，未能完成以下幾點： （ 1）在滾筒和滾筒軸的有限元靜態(tài)分析中，還需要進(jìn)一步研究載荷的施加方式， 包括載荷的精確計算，考慮軸承油膜的剛度、阻尼特性，采用接觸算法等。在對 ZJ50 型絞車 的傳動系統(tǒng)、工作原理、結(jié)構(gòu)組成的研究基礎(chǔ)上，闡述了 ZJ50 型絞車具有傳動 簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，功率大且利用率高，調(diào)速性能好，安全可靠等 優(yōu)點。 結(jié)論 : 滾筒軸裝配體的的安全系數(shù)大于滾筒軸的裝配體的的許用安全系數(shù) ，所以其的強(qiáng)度滿足軸的正常工作需要。 求解并分析結(jié)果 將上面的約束和載荷施加到滾筒軸裝配體有限元模型，并進(jìn)入求解器求解。 （ 1）滾筒軸端施加扭矩 起鉆時電機(jī)通過傳動系統(tǒng)將扭矩傳遞到滾筒軸左端部位，進(jìn)而帶動整個滾筒 轉(zhuǎn)動。 網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格生成后的滾筒軸裝配體的有限元模型如圖所示。運(yùn)行 workbench，選擇靜力分析，定義材料的相關(guān)性能參數(shù)后，導(dǎo)入之前存盤的滾筒 SAT 文件就可以生成滾筒軸裝配體的實體模型。然后根據(jù)模態(tài)提取方法 —— BlockLanczos（分塊法）進(jìn)行求解， 并對結(jié)果進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。 結(jié)論：滾筒軸的安全系數(shù)為 大于滾筒的許用安全系數(shù) ，所以滾筒軸 的強(qiáng)度滿足絞車的正常工作需要，滾筒軸的設(shè)計符合工況設(shè)計要求。滾筒軸施加約束和載荷如圖 所示： 圖 滾筒軸施加約束和載荷圖 求解并分析結(jié)果 進(jìn)入求解器求解，求解完成后得到滾筒軸的位移云圖和應(yīng)力云圖。因此， 在分析中指定合適的載荷條件是關(guān)鍵的一步。我們對滾筒軸作如下簡化：忽略邊 界處的倒角；忽略退刀槽和砂輪越程槽；簡化后的模型如圖 所示： 滾筒軸材料溫室性能參數(shù) 19 滾筒軸材料選用 35CrMo，材料的溫室性能參數(shù)如表 所示： 表 滾筒軸材料溫室性能參數(shù) 密度（ Kg然后根據(jù) 模態(tài)提取方法 —— Block Lanczos（分塊法）進(jìn)行求解，并對結(jié)果進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。 滾筒有限元模型的建立 運(yùn)行 workbench，選擇模態(tài)分析，定義材料的相關(guān)性能參數(shù)后，導(dǎo)入之前存 盤的滾筒 SAT 文件就 可以生成滾筒的實體模型。由工程的實 ZJ50 際應(yīng)用的經(jīng)驗可知，滾筒的剛度也滿足絞車的正常工作需要。 載荷工況分析 在下鉆過程中，快繩拉力對滾筒造成的載荷有彎矩、扭矩以及纏緊的鋼絲繩 對筒壁的外壓力，前兩者載荷產(chǎn)生的應(yīng)力很小 ，不及第三者的 10%，所以在計 算中忽略不計，而外壓力在筒壁中產(chǎn)生的壓應(yīng)力很大。運(yùn)行workbench，選擇靜力分析，定義材料的相關(guān)性能參數(shù)后，導(dǎo)入之前存盤的滾筒SAT 文件就可以生成滾筒的實體模型。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國 ANSYS 開發(fā)， 它能與多數(shù) CAD 軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/E, NASTRAN, I － DEAS, AutoCAD 等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級 CAE 工具之一。 查得 q=30Kg/m l —— 立根長度，米?？? 22D 絞 =2 39。因此要求剎車機(jī)構(gòu)靈活省力和安全可靠。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。為了實現(xiàn) 這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很 熟悉的，因而易于使用。這就意味著在產(chǎn)品開 發(fā)過程中某一處進(jìn) 行的修改，能夠擴(kuò)展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程 文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。 例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 PTC 的 系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機(jī)械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型 裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。 1985 年， PTC 公司成立于美 國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。通過計算機(jī)輔 助設(shè)計建立的立體的、有光的、有色的生動畫面，虛擬逼真地表達(dá)大腦中的產(chǎn)品 設(shè)計效果，比傳統(tǒng)的二維設(shè)計更符合人的思維習(xí)慣與視覺習(xí)慣。由滾筒軸上高、低速端的兩只離合器（ PO3PO324）的離合，可使?jié)L筒軸獲得八正兩倒的轉(zhuǎn)速 。 絞車工作原理 動力絞車的動力由兩臺 ，動力經(jīng)液力變矩器減速增矩，再 通過雙 LT600/125 離合器傳到鏈條箱。絞車傳動鏈條均采用強(qiáng)制 密封潤滑。絞車為密封墻板式五軸絞車。 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計原則 型鉆機(jī)設(shè)計制造原則 （ 1）鉆機(jī)絞車設(shè)計制造原則依據(jù) “ 先進(jìn)、可靠、安全、方便、經(jīng)濟(jì) ” 的原則； （ 2）絞車采用模塊化設(shè)計，將驅(qū)動與絞車連成整體，增強(qiáng)了鉆機(jī)的移運(yùn)性，減 少安裝工程量； （ 3）絞車配套件：軸承選用中國制造的西北軸承廠優(yōu)質(zhì)軸承，推盤離合器選用 8 中美合資 SJS 廠家產(chǎn)品，輔助剎車采用伊頓剎車。 （ 6）絞車應(yīng)具有剛勁的支架和底座。 （ 2）絞車要有足夠的尺寸和容繩量，并應(yīng)保證纏繩狀態(tài)良好，以延長鋼絲繩壽 命；絞車要適應(yīng)起下鉆重量的變化，有足夠的起升檔數(shù)或能無級調(diào)速，用以提高 功率的利用率， 節(jié)省起升時間。 3．對 ZJ50 型絞車傳統(tǒng)系統(tǒng)中的傳動軸、滾筒、主剎車帶進(jìn)行安全校核，根 據(jù)校核結(jié)果判斷各部件是否能滿足正常工作要求。 ZJ50 型絞車具有鉆井性能好、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(jìn)，傳動簡單，結(jié) 構(gòu)緊湊，調(diào)速范圍大，效率高，壽命長，工作安全可靠等特點。鉆 機(jī)設(shè)有天車防碰和緊急剎車裝置，避免游車大鉤碰撞天車，并能在任何情況下迅 速制動大鉤和絞車。液壓驅(qū)動具有轉(zhuǎn)換容易、體積小 、質(zhì)量輕等特點。盤式剎 車替代原帶式剎車，作為 20 世紀(jì) 8O 年代后期發(fā)展起來的一項新技術(shù)，以其制動力矩容量大、穩(wěn)定、安全、可靠等特點，可實現(xiàn)遙控操作，易實現(xiàn)自動送鉆，易維護(hù)，長壽命，易系列化設(shè)計和專業(yè)化生產(chǎn)。其傳動特點是設(shè)備布置成組集中，動力機(jī)組、傳動裝置、絞車和井架等均在同一自走車上，機(jī)泵組安裝在可整拖的大底座上，采用液壓機(jī)構(gòu)起放井架。另外，還推出快拆法蘭結(jié)構(gòu)防噴器，拆換膠心方便，省去現(xiàn)場裝卸螺栓的繁重勞動。一般在深井中都用 339． 725 mill 70 MPa 的防噴器組。原蘇聯(lián)、羅馬尼亞的鉆機(jī)系列中，絞車輸人功率最大 l 838 kW。 (1)深井鉆機(jī)趨向大型化 鉆深能力已達(dá) l5000 m，最大鉤載達(dá) 12 500 kN。 1．類型趨于多樣化 近幾年來，根據(jù)井位環(huán)境差異和鉆井工藝需要，開發(fā)出不同類型的石油鉆機(jī)， 如適應(yīng)各種環(huán)境的沙漠鉆機(jī)、海洋鉆機(jī)、淺?；蚝┿@機(jī)、極地鉆機(jī)、城市鉆機(jī)、 地震區(qū)鉆機(jī)、全地彩鉆機(jī)、直升機(jī)吊運(yùn)鉆機(jī)和陸地鉆機(jī)等 ? ；適應(yīng)各種鉆井工藝的叢式井鉆機(jī)、斜井鉆機(jī)、小井眼右機(jī)、特深井鉆機(jī)、自走式鉆機(jī)、自動化鉆 機(jī)、柔桿鉆機(jī)、模塊化鉆機(jī)等引。其中美國的鉆機(jī)技術(shù)和銷售業(yè)績在世界上穩(wěn)居首位，所以與國際技術(shù)接 軌，實際上是與以美國為代表的鉆機(jī)技術(shù)及 API 規(guī)范接軌。該廠 3 000 m 車裝鉆機(jī)已生產(chǎn) 3O 多臺，目前有 20余臺車裝及橇裝鉆機(jī)在國外服務(wù)，其中由長城鉆井公司牽頭組織、南陽石油機(jī)械廠生產(chǎn)的 l20K 鉆機(jī)自 1997 年就開始在加拿大進(jìn)行鉆井作業(yè)，使用情況良好。尤其是 4 500 m 以淺鉆機(jī)在提高移運(yùn)性上成績斐然，橇裝鉆機(jī)模 塊化程度大大提高，其中 3 000 m 以淺鉆機(jī)采用自走式運(yùn)載車、伸縮式井架，大大降低了移運(yùn)成本，且均擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。目前國內(nèi)陸地石油 鉆井業(yè)中，淺井鉆機(jī)、中深井和深井鉆機(jī)兼而有之，以中深井較多；在驅(qū)動型式 上以機(jī)械驅(qū)動為主；在結(jié)構(gòu)方式上以橇裝為主。并具有適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好 、結(jié)構(gòu)新穎的特點。 ZJ50 型絞車傳動是鉆機(jī)的傳動系統(tǒng) 之一，它不但擔(dān)負(fù)鉆機(jī)起下鉆具和下管套及上卸扣，還擔(dān)負(fù)著鉆頭鉆進(jìn)過程中控制鉆壓、處理事故，以及提取巖芯筒、試油等作業(yè)。 （ 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(yuǎn)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。典型實例：車裝鉆機(jī)絞車 外變速（阿里森變速箱）；交流變頻傳動調(diào)速電機(jī)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。鉆機(jī)鉆臺上單獨配置液 壓貓頭。 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。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(jī)八大件）、動力機(jī)（柴油機(jī)、電動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)）、聯(lián)動機(jī)、固控 設(shè)備、井控設(shè)備等。ZJ50 型絞車傳動系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化為絞車發(fā)展提供理論參考，具有一定的工程應(yīng)用價值。絞車是石油鉆機(jī)速度變化及維持外頭恒定鉆壓的重要機(jī)構(gòu)，是鉆機(jī)的核心部件，直接決定著鉆機(jī)鉆進(jìn)能力。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。 畢業(yè)設(shè)計論文 畢業(yè)設(shè)計題目： ZJ50 型石油鉆機(jī)用動力絞車傳動系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工