【正文】 的作用，工況條件極其惡劣。s use increases, drills the column rotational speed to enhance, is also getting higher and higher to the drill rod quality39。石油鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場(chǎng)的作用下被磁化，當(dāng)無(wú)缺陷時(shí)，磁力線絕大部分通過(guò)鐵磁性材料，此時(shí)在材料內(nèi)部磁力線分布均勻；當(dāng)有缺陷時(shí)，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)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(guò)檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)，就能有效地檢測(cè)出缺陷的存在，從而檢測(cè)分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。如圖所示，檢測(cè)探頭通過(guò)連接鉸鏈與連接桿連接在裝有浮動(dòng)彈簧的浮動(dòng)連接裝置上,為防止檢測(cè)探頭轉(zhuǎn)動(dòng),把導(dǎo)向連桿桿體部分都設(shè)計(jì)成方形，以實(shí)現(xiàn)探頭的準(zhǔn)確定位保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 清華大學(xué)的李路明、黃松齡等研究了管道的漏磁探傷, 鐵鑄件的漏磁探傷方法[7], 采用有限元分析法研究永磁體幾何參數(shù)對(duì)管道磁化效果的影響[8] , 分析漏磁探傷中各種量之間的數(shù)值關(guān)系, 如表面裂紋寬度對(duì)漏磁場(chǎng)Y分量影響的問(wèn)題。做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，前提必須了解研究目的和主攻方向，要進(jìn)行大量的資料收集以及計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，所以需要經(jīng)常去圖書(shū)館和機(jī)房查閱資料。 四連桿機(jī)構(gòu) 方案一與方案二最大區(qū)別就是檢測(cè)探頭的連接裝置。兩端分別倒角利于檢測(cè)探頭在鉆桿上自由順利過(guò)渡檢測(cè)。1 選材：防腐蝕，耐磨，防止產(chǎn)生電火花，故選用銅合金：硅青銅2 設(shè)計(jì)尺寸：1) 長(zhǎng)度： 因檢測(cè)探頭要保證兩個(gè)永磁體中心線之間的距離為:，永磁體長(zhǎng)度為：設(shè)計(jì)邊界尺寸為： 長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為: 2) 寬度： 永磁體寬度為： 設(shè)計(jì)邊界尺寸為： 寬度設(shè)計(jì)為:3) 高度： 永磁體高度為： 設(shè)計(jì)邊界尺寸為： 壓板厚度為： 高度設(shè)計(jì)為： 相關(guān)形狀和尺寸如圖所示： 檢測(cè)探頭 具體設(shè)計(jì)彈簧選擇圓柱螺旋壓縮彈簧[30]，具體設(shè)計(jì)方法和步驟1) 工作時(shí)，彈簧所受最大工作載荷為600N，工作環(huán)境有腐蝕性，故選擇材料為1Cr18Ni9，類(lèi)彈簧，許用切應(yīng)力，許用彎曲應(yīng)力， 彈性模量 ，切變模量 ，此種材料耐腐蝕，耐高溫，有良好的工藝性，適用于小彈簧。 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(hào)計(jì)算公式結(jié)果中徑30mm內(nèi)徑25mm外徑35mm旋繞比 6長(zhǎng)細(xì)比 自由長(zhǎng)度 110mm工作長(zhǎng)度 有效圈數(shù) 總?cè)?shù) 節(jié)距 9mm軸向間距 4mm展開(kāi)長(zhǎng)度 螺旋角 176。對(duì)套筒有個(gè)很特殊的要求就是內(nèi)壁一定要光滑達(dá)到要求的粗糙度，因?yàn)樘淄矁?nèi)壁直接與連桿的導(dǎo)向部分接觸，連桿要帶動(dòng)探頭順利移動(dòng)，就要求摩擦力盡量減小，內(nèi)壁盡量光滑。 如果將支柱安放在距檢測(cè)最大外徑處相距處，則支柱中心所在圓的一些 參數(shù)如下：直徑為：周長(zhǎng)為：探頭所占長(zhǎng)度為：支柱可占長(zhǎng)度為：每根支柱可占長(zhǎng)度為：顯見(jiàn)：，即實(shí)際空間不夠放下設(shè)計(jì)尺寸的支柱，需要重新設(shè)計(jì)。在被連接件上開(kāi)有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母。3） 壓板與檢測(cè)探頭之間的安裝： 壓板與檢測(cè)探頭之間用螺釘連接，采用型4） 壓板與導(dǎo)向連桿之間的安裝： 壓板與導(dǎo)向連桿之間用兩個(gè)連接螺釘連接，選用型 浮動(dòng)連接裝置的安裝問(wèn)題：1） 浮動(dòng)彈簧的安裝： 浮動(dòng)彈簧兩頭磨平，與導(dǎo)向連桿和墊板之間均采用焊接方式連接。 其他安裝問(wèn)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的螺栓配合螺母連接安裝。再一次向他表示我的敬意！。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(jì)有長(zhǎng)的連接空間，利于檢測(cè)儀器與其他部件的配合安裝。2） 導(dǎo)向連桿的安裝： 導(dǎo)向連桿上端與檢測(cè)探頭壓板之間用連接螺釘連接，中間導(dǎo)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(jì)有安裝空間。2）連接套筒用連接螺栓： 因套筒設(shè)計(jì)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 ， 套筒連接螺栓 螺釘 1）探頭壓板與探頭連接用螺釘： 探頭固定螺釘如圖所示，這種連接的特點(diǎn)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(jiǎn)單，緊湊。 如果將支柱安放在距檢測(cè)最大外徑處相距處，則支柱中心所在圓的一些 參數(shù)如下： 直徑為：周長(zhǎng)為：探頭所占長(zhǎng)度為：支柱可占長(zhǎng)度為：每根支柱可占長(zhǎng)度為： 顯見(jiàn)：，即實(shí)際空間不夠放下設(shè)計(jì)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?cè)O(shè)計(jì)策略，這里重新設(shè)計(jì)每個(gè)位置安放兩根支柱，即支柱數(shù)量為，放置情況如圖所示： 支柱2則：每根承重：； Q235的許用壓應(yīng)力： 設(shè)計(jì)計(jì)算： 由公式直接求出支柱必需的橫截面尺寸：即 校核計(jì)算：按公式進(jìn)行校核， 設(shè)計(jì)計(jì)算合理。由于檢測(cè)儀器內(nèi)部空間有限，如果套筒蓋也隨套筒設(shè)計(jì)成圓形或是方形，影響支柱的安放空間。而連桿上端的桿體部分則設(shè)計(jì)成方形，其目的是防止檢測(cè)探頭在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)敘述過(guò)了。重新設(shè)計(jì)如下: 重選 則 曲度系數(shù)：彈簧絲直徑： 取 彈簧中徑： 彈簧內(nèi)徑： 彈簧外徑： 彈簧節(jié)距： 彈簧工作圈數(shù)： 取 彈簧自由長(zhǎng)度： 取 7）驗(yàn)算穩(wěn)定性：細(xì)長(zhǎng)比 符合兩端固定彈簧的選擇標(biāo)準(zhǔn)，故不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。當(dāng)檢測(cè)探頭過(guò)渡到鉆桿加厚區(qū)時(shí)，浮動(dòng)彈簧被壓縮，帶動(dòng)探頭下移，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿大徑的順利檢測(cè)。但方案二中彈簧布置在軸向，探頭在變徑區(qū)移動(dòng)時(shí)促使四連桿發(fā)生形變，彈簧連接部位雖然會(huì)隨連桿轉(zhuǎn)動(dòng)而改變方向，但由于彈簧軸向與垂直方向會(huì)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(zhǔn)確性和及時(shí)性并且影響彈簧的使用壽命。鉆桿檢測(cè)前要先進(jìn)行磁化，每個(gè)檢測(cè)探頭兩端分別設(shè)計(jì)安裝有一個(gè)永磁體，利用永磁體對(duì)鉆桿進(jìn)行磁化。 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)的研究很早, Zuschlug[1] 于1933 年首先提出應(yīng)用磁敏傳感器測(cè)量漏磁場(chǎng)的思想, 但直至 1947年 Hastings 設(shè)計(jì)了第一套漏磁檢測(cè)系統(tǒng), 漏磁檢測(cè)才開(kāi)始受到普遍的承認(rèn)。 實(shí)現(xiàn)鉆桿的有效磁化 鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場(chǎng)的作用下被磁化，當(dāng)有缺陷時(shí)，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)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(guò)檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)，就能有效地檢測(cè)出缺陷的存在，從而檢測(cè)分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。 鉆桿的磁化問(wèn)題這里在每個(gè)探頭上設(shè)計(jì)了兩個(gè)永磁體對(duì)稱分布在檢測(cè)探頭的傳感器的兩邊，相距140mm。s examination work.[Keywords]: Drill pipe ，Leakage examination ，Machine design XI 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文主體畢業(yè)設(shè)計(jì)正文主體本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐； 石油鉆桿在油田鉆井工程中，是地面旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)與鉆鋌、鉆頭連接的主要部件，通過(guò)它們達(dá)到轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，大鉤帶動(dòng)鉆頭升降，泥漿送到井底形成循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)鉆頭破碎巖層并連續(xù)鉆進(jìn)。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，為提高機(jī)械鉆速，井下動(dòng)力鉆具的使用增多，鉆柱轉(zhuǎn)速提高，對(duì)鉆桿質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。如圖4所示,探頭芯由2個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸通過(guò)連接桿連接在裝有浮動(dòng)彈簧的浮動(dòng)臂上,可以產(chǎn)生2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng),一個(gè)移動(dòng)自由度浮動(dòng),中間通過(guò)另一矯正彈簧來(lái)對(duì)其姿態(tài)進(jìn)行對(duì)中復(fù)位,以實(shí)現(xiàn)在具有3個(gè)自由度的同時(shí)還能進(jìn)行姿態(tài)矯正。五、主要研究?jī)?nèi)容需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路漏磁檢測(cè)調(diào)節(jié)部分的設(shè)計(jì):針對(duì)變徑鉆桿直徑不同的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了移動(dòng)檢測(cè)探頭儀,其結(jié)構(gòu)如圖3 。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)從90年代初對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究, 其總體技術(shù)水平落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱 [1] C. Edwards and S. B. Palaer The p rod magnetization method of magnetic particle inspect ion 25 p 305 British NDT 1983[2] D. L. Atherton, Finite element calculations and puter measurements of magnetic flux leakage patterns for pits. 30 (