鉆桿漏磁檢測機械部分設(shè)計畢業(yè)論文(存儲版)
【正文】 3個浮動自由度來完成的。鉆桿屬于薄壁管，在鉆井過程中承受軸向力、彎矩、離心力、扭轉(zhuǎn)力以及動載的作用，工況條件極其惡劣。 一些大型油田傳統(tǒng)的檢測方法在一定程度上影響了油田經(jīng)濟效益的提高。 鉆桿的順利檢測問題 鑒于鉆桿是兩頭大中間小的結(jié)構(gòu)，對于這種特殊結(jié)構(gòu)，為了使檢測儀器能在鉆桿上順利移動檢測，檢測儀器機械部分需要用浮動結(jié)構(gòu) 來調(diào)節(jié)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國從 90年代初對漏磁檢測技術(shù)進行了研究 , 其總體技術(shù)水平落后于歐美等發(fā)達國家。對于缺陷漏磁場的計算始于 1966 年 , Shcherbin 和 Zatsepin 兩人采用磁偶極子模型計算表面開口的無限長裂紋。鉆桿被磁化后通過探頭的對應放傳感器的地方，利用傳感器對鉆桿情況實畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 13 頁 ( 共 28 頁 ) 施有效的現(xiàn)場檢測。 綜上所述，方案一是最佳方案。調(diào)整彈簧可以輔助保證探頭計量平整檢測，不致偏移太大。 ? 高度設(shè)計為： mmhhH 20551039。 8）疲勞強度和靜應力強度的驗算 疲勞強度驗算公式 23max 8 FdKD?? ? 已知： NF 6002 ? NFF 21 ?? mm242 ?? 由 2211 ?? FF ? 可得 ?? aFdKD ????? ???? 2 16 0 05 323m a x ??? aFdKD ????? ???? 313m i n ??? 對于變應力作用下的普通圓柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強度安全系數(shù)值按公式 Fca SS ??? m a x m in0 ? ?? 計算， 式中： caS 彈簧疲勞強度的設(shè)計安全系數(shù)，當彈簧的設(shè)計計算和材料的力學性能數(shù)據(jù)精確性高時，取 ~?FS ； 0? 彈簧材料的脈動循環(huán)剪切疲勞極限，按變載荷作用次數(shù) N，由下表查?。? 表 31 彈簧參數(shù)表 變載荷作用次數(shù) N 410 510 610 710 a??/0? B? B? B? B? 取 ?FS aB ?????? ?? 3 1 3 0 ?????caS 故設(shè)計合理。而連桿上端的桿體部分則設(shè)計成方形，其目的是防止檢測探頭在檢測過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動，彈簧設(shè)計在前面 已經(jīng)敘述過了。由于檢測儀 器內(nèi)部空間有限，如果套筒蓋也隨套筒設(shè)計成圓形或是方形，影響支柱的安放空間。 如果將支柱安放在距檢測最大外徑處相距 mm10?? 處，則支柱中 心所在圓的一些 參數(shù)如下： 直徑為： mmDD 6 4 920 ?????? ? 周長為： ? ? mmDL 2 8 3 6 4 91 ??????? ?? 探頭所占長度為： mmnBL 2403082 ???? 支柱可占長度為： mmmmLLL ?????? 每根支柱可占長度為： mmLL 3 7 ??? 顯見： 20 LD ? ，即實際空間不夠放下設(shè)計尺寸的支柱，而且可以看出鉆桿安放空間 靠位置外移是不行的，必須改變設(shè)計策略，這里重新設(shè)計每個位置安放兩根支柱，即支柱數(shù)量為 16?n ，放置情況如圖所示： 畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 27 頁 ( 共 28 頁 ) 圖 支柱 2 則：每根承重： KNKNnFF 8916/1 4 9 4/0 ??? ； Q235 的許用壓應力： MPa90][ ?? 設(shè)計計算： 由公式直接求出支柱必需的橫截面尺寸 A ：即 23l i m 1 6 mSFA ?????? ? 校核計算：按公式進行校核， ][ 89 3 ?? ????? ? M P aAF 設(shè)計計算合理。 2） 連接套筒用連接螺栓： 因套筒設(shè)計原因，為方便制造，上端采用蓋體與下端的連接，如圖代替通體制造的圖 ， 畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 29 頁 ( 共 28 頁 ) 圖 套筒連接螺栓 螺釘 1） 探 頭壓板與探頭連接用螺釘： 圖 探頭固定螺釘 如圖所示，這種連接的特點是螺釘直接擰入被連接件的螺紋孔中，不用螺母，在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱連接簡單，緊湊。 2） 導向連桿的安裝： 導向連桿上端與檢測探頭壓板之間用連接螺釘連接，中間導向部分與套筒內(nèi)壁采用小間隙配合安裝，下端與彈簧之間是設(shè)計有安裝空間。 3） 儀器與防噴器之間的安裝： 儀器與防噴器之間靠螺栓和螺母連接，儀器底板設(shè)計有長的連接空間，利于檢測儀器與其他部件的配合安裝。再一次向他表示我的敬意！ 。 其他安裝問題 1） 儀器頂板與儀器外殼之間的安裝： 儀器頂板與儀器外殼之間用 166?M 的螺栓配合 6M 螺母連接安裝。 3） 壓板與檢測探頭之間的安裝： 壓板與檢測探頭之間用螺釘連接，采用 124?M 型 4） 壓板與導向連桿之間的安裝： 壓板與導向連桿之間用兩個連接螺釘連接， 選用 84?M 型 畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 31 頁 ( 共 28 頁 ) 浮動連接裝置的安裝問題： 1） 浮動彈簧的安裝： 浮動彈簧兩頭磨平，與導向連桿和墊板之間均采用焊接方式連接。在被連接件上開有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母。 如果將支柱安放在距檢測最大外徑處相距 mm5?? 處，則支柱中心所在圓的一些 參數(shù)如下： 直徑為： mmDD ?????? ? 周長為： ? ? mmDL 8 8 9 5 4 91 ??????? ?? 第 26 頁 ( 共 28 頁 ) 探頭所占長度為： mmnBL 2403082 ???? 支柱可占長度為： mmmmLLL 2 6 08 8 5 92 4 08 8 9 9213 ?????? 每根支柱可占長度為： mmmmLL ??? 顯見： 20 LD ? ，即實際空間不夠放下設(shè)計尺寸的支柱，需要重新設(shè)計。對套筒有個很特殊的要求就是內(nèi)壁一定要光滑達到要求的粗糙度，因為套筒內(nèi)壁直接與連桿的導向部分接觸，連桿要帶動探頭順利移動，就要求摩擦力盡量減小，內(nèi)壁盡量光滑。 彈簧的有關(guān)參數(shù)如下表： 表 32 彈簧參數(shù)表 參數(shù)名稱及代號 計算公式 結(jié)果 中徑 CdD? 30mm 內(nèi)徑 1D dDD ??1 25mm 外徑 2D dDD ??2 35mm 旋繞比 dDC /? 6 長細比 b DHb /0? 自由長度 0H dpnH ?? 110mm 工作長度 nH nn HH ??? 0 有效圈數(shù) n m ax3m ax8 ?CFGdn ? 圈 總?cè)?shù) 1n 21 ??nn 圈 節(jié)距 p Dp ? 9mm 軸向間距 ? dp??? 4mm 第 22 頁 ( 共 28 頁 ) 展開長度 L ??cos 1DnL? 螺旋角 ? Dp?? arctan? 176。 重新設(shè)計如下 : 重選 6?C 則 曲度系數(shù)： 1 164 ???? ???K 彈簧絲直徑： mmKCFd 440 ][ m a x39。39。當檢測探頭過渡到鉆桿加厚區(qū)時，浮動彈簧被壓縮，帶動探頭下移，實現(xiàn)對鉆桿大徑的順利檢測。但方案二中彈簧布置在軸向，探頭在變徑區(qū)移動時促使四連桿發(fā)生形變，彈簧連接部位雖然 會隨連桿轉(zhuǎn)動而改變方向，但由于彈簧軸向與垂直方向會存在一定的夾角，容易造成彈簧的扭彎變形，影響探頭回彈準確性和及時性并且影響彈簧的使用壽命。鉆桿檢測前要先進行磁化，每個檢測探頭兩端分別設(shè)計安裝有一個永磁體，利用永磁體對鉆桿進行磁化。 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外對漏磁檢測技術(shù)的研究很早 , Zuschlug[1] 于 1933 年首先提出應用磁敏傳感器測量漏磁場的思想 , 但直至 1947 年 Hastings 設(shè)計了第一套漏磁檢測系統(tǒng) , 漏磁檢測才開始受到普遍的承認。 應達到的技術(shù)要求 實現(xiàn)鉆桿的有效磁化 鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場的作用下被磁化，當有缺陷時，由于材料中缺陷的磁導率比鐵磁性材料本身小，致使磁 力線發(fā)生彎曲，并具有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過檢測該泄漏磁場，就能有效地檢測出缺陷的存在，從而檢測分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。 鉆桿的磁化問題 這里在每個探頭上設(shè)計了兩個永磁體對稱分布在檢測探頭的傳感器的兩邊，相距140mm。正常鉆進時，石油鉆桿在井下要承受拉伸、壓縮、扭曲和泥漿酸化等復雜交變應力，工作條件極為惡劣，隨著工作頻率的增大，使用時間過長，將形成疲勞裂紋，嚴重腐蝕坑等，因此，石油鉆桿能否正常、安全地工作，是油田鉆井工程能否正常進行的關(guān)鍵之一，在鉆井工程生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的
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