【文章內(nèi)容簡介】 的 絞車是鉆機(jī)的核心部件，是鉆機(jī)起升系統(tǒng)的主要設(shè)備，它在鉆井工作中起著極其重要的作用。ZJ50 型絞車具有鉆井性能好、啟動(dòng)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(dòng)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(diǎn)。在對(duì)ZJ50 型絞車的整體結(jié)構(gòu)及工作原理認(rèn)真研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Pro/E 對(duì)ZJ50 型絞車系統(tǒng)的所有組成元件進(jìn)行三維建模；并對(duì)滾筒、滾筒軸、中間軸、輸入軸等重要部件進(jìn)行安全校核；最后運(yùn)用ANSYS 對(duì)中間軸裝配體進(jìn)行有限元分析。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 1．通過對(duì)ZJ50 型絞車的工作原理、結(jié)構(gòu)組成和傳動(dòng)系統(tǒng)的研究，闡述ZJ50型絞車具有傳動(dòng)簡單，功率大且利用率高，調(diào)速性能好，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 2．運(yùn)用三維造型軟件Pro/E 完成ZJ50 型絞車的傳動(dòng)系統(tǒng)的三維建模。 3．對(duì)ZJ50 型絞車傳統(tǒng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)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。 4．運(yùn)用有限元分析ANSYS 軟件對(duì)ZJ50 型絞車傳動(dòng)系統(tǒng)的滾筒軸、滾筒、輸入軸、中間軸等主要部件進(jìn)行有限元的靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷傳統(tǒng)系統(tǒng)中各主要部件是否滿足絞車的正常工作要求。第二章ZJ50 型絞車傳動(dòng)系統(tǒng)介紹 ZJ50 型絞車的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)原則 絞車的使用工況及要求 絞車是鉆機(jī)起升系統(tǒng)的主要設(shè)備，也是鉆機(jī)的核心部件，它的主要任務(wù)是：用來起、下鉆具；懸持靜止的鉆具；在鉆進(jìn)過程中控制鉆壓、送進(jìn)鉆具；利用貓頭機(jī)構(gòu)上、卸鉆具絲扣；起吊重物及進(jìn)行井場的其它輔助工作；另外有的絞車往往還充當(dāng)轉(zhuǎn)盤的中間變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述工況對(duì)絞車提出了以下要求：（1）絞車要有足夠大的功率，在最低速轉(zhuǎn)速下鋼絲繩能產(chǎn)生足夠大的拉力，以保證游動(dòng)系統(tǒng)能起升最重的鉆具載荷；有一定的解卡能力，并能完成具有最大載荷的下套管作業(yè)；短時(shí)最大載荷作用下要有足夠的強(qiáng)度、剛度；在絞車使用期限內(nèi)，滾筒、滾筒軸、軸承及傳動(dòng)件要有足夠的壽命。（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(jí)調(diào)速，用以提高功率的利用率，節(jié)省起升時(shí)間。（3）絞車要能適應(yīng)起重量的變化，有足夠的提升檔數(shù)，最好能無極調(diào)速，以便提高功率利用率，節(jié)省起下鉆時(shí)間。（4）絞車要有靈活而可靠的剎車機(jī)構(gòu)及強(qiáng)有力的輔助剎車，能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)鉆壓，均勻地送進(jìn)鉆具。（5）絞車應(yīng)配備貓頭機(jī)構(gòu)，以供緊、卸鉆具絲扣和向鉆臺(tái)起吊重物。（6）絞車應(yīng)具有剛勁的支架和底座。中型絞車整體運(yùn)輸，其重量應(yīng)在10t 以內(nèi)，重型和超重型絞車要使拆散運(yùn)輸?shù)膯卧?5t 以內(nèi)。傳動(dòng)部分要有嚴(yán)密的防護(hù)罩，并應(yīng)潤滑充分；在結(jié)構(gòu)安排上應(yīng)保證易損件拆修簡便。（7） 絞車的控制手柄、剎把、指重表等相對(duì)集中于司鉆控制臺(tái)，以便于操作。 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)原則 型鉆機(jī)設(shè)計(jì)制造原則（1）鉆機(jī)絞車設(shè)計(jì)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(jì)，將驅(qū)動(dòng)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，推盤離合器選用中美合資SJS 廠家產(chǎn)品，輔助剎車采用伊頓剎車。滾筒主剎車采用帶剎，滾筒采用整體開槽滾筒，所有運(yùn)動(dòng)部件采用強(qiáng)制潤滑；（4）驅(qū)動(dòng)部位不可以帶泥漿泵；（5）設(shè)計(jì)時(shí)，主要關(guān)鍵件（如鏈輪、軸）等均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并且通過熱處理獲得優(yōu)良性能；（6）底座設(shè)計(jì)能適應(yīng)UNIT 公司的裝運(yùn)方式。 設(shè)計(jì)執(zhí)行的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) API Spec7 旋轉(zhuǎn)鉆井設(shè)備規(guī)范 API Spec7F 油田用鏈條和鏈輪規(guī)范 API Spec7K 旋轉(zhuǎn)鉆柱部件規(guī)范 API Spec8A 鉆井和采油提升設(shè)備規(guī)范 API Spec9A 鋼絲繩規(guī)范 API RP500 石油設(shè)備電氣裝置安裝場所分類 ZJ50 型絞車結(jié)構(gòu)及工作原理 絞車結(jié)構(gòu)組成 ZJ50 型動(dòng)力絞車采用模塊化設(shè)計(jì)，成整體，并合理地將機(jī)、電、氣、液有機(jī)的結(jié)合在一起，控制絞車的各個(gè)動(dòng)作，使絞車結(jié)構(gòu)更緊湊，操作更方便、安全，增強(qiáng)了鉆機(jī)的移運(yùn)性，減少了設(shè)備安裝的工作量。ZJ50 型動(dòng)力絞車的結(jié)構(gòu)主要由絞車架、鏈條箱、滾筒軸、輸入軸、中間軸、貓頭軸、輸出軸、伊頓剎車、漸開線花鍵換擋機(jī)構(gòu)、防碰天車裝置、潤滑系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)等幾大部分組成。絞車為密封墻板式五軸絞車。絞車內(nèi)部采用氣路控制PO 型推盤離合器和氣胎離合器，離合方便可靠，在滾筒軸分別獲得八個(gè)正檔和兩個(gè)倒檔時(shí)的操作控制過程中，動(dòng)力機(jī)無須停車。絞車主剎車采用帶式剎車機(jī)構(gòu)（雙杠桿），輔助剎車為236WCB2 伊頓剎車。滾筒軸上的高低速離合器及輸出軸上的慣剎離合器均采用PO 型推盤離合器。絞車傳動(dòng)鏈條均采用強(qiáng)制密封潤滑。各個(gè)護(hù)罩均為剛性結(jié)構(gòu)焊接件。整個(gè)絞車安裝在一個(gè)用金屬材料焊接而成的絞車底撬上，輸入軸、中間軸、滾筒軸和貓頭軸通過軸承座固定在絞車墻板孔內(nèi)，滾筒軸一側(cè)裝有伊頓輔助剎車，滾筒軸另一側(cè)裝有氣控箱及帶剎的剎把，便于集中操作，滾筒軸滾筒的下面，絞車底撬上裝有剎車機(jī)構(gòu)，通過剎帶與滾筒剎車鼓組成剎車的主制動(dòng)系統(tǒng)。在絞車外部裝有剛性結(jié)構(gòu)焊接件的各個(gè)護(hù)罩，以保證操作安全，防止傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受外界環(huán)境的影響，并避免潤滑油外濺。 絞車工作原理 ，動(dòng)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。在鏈條箱中兩臺(tái)動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力可通過鏈輪（Z=32）并車，并由鏈輪（Z=31）將動(dòng)力傳到輸入軸上。通過操作控制三套換檔機(jī)構(gòu)，輸入軸上的三只鏈輪（Z=2Z=3Z=28）和一只齒輪（Z=80），與中間軸上的三只鏈輪（Z=3Z=2Z=46）和一只齒輪（Z=96）實(shí)現(xiàn)組合，使中間軸可獲得四正一倒的轉(zhuǎn)速。中間軸的鏈輪（Z=24）通過31 3/4″鏈條帶動(dòng)滾筒軸上高速的空套鏈輪（Z=32）轉(zhuǎn)動(dòng)；另一鏈輪（Z=19）通過31 3/4″鏈條將動(dòng)力傳到貓頭軸，并由貓頭軸上的鏈輪（Z=24）通過31 3/4″鏈條帶動(dòng)滾筒軸低速端空套鏈輪（Z=62）轉(zhuǎn)動(dòng)。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。驅(qū)動(dòng)鉆井轉(zhuǎn)盤的動(dòng)力由滾筒軸上高速端空套鏈輪（Z=32）通過21 3/4″鏈條，傳遞到轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸空套鏈輪（Z=27）上，由轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸上離合器（PO218）的離合，將動(dòng)力通過鏈輪（Z=20）、21 3/4”鏈條帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤可獲得四正一倒的轉(zhuǎn)速， 所示。絞車的輔助剎車采用先進(jìn)的美國伊頓公司236WCB2 剎車，與滾筒軸之間采用漸開線花鍵聯(lián)接，手動(dòng)離合。 絞車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)絞車基本參數(shù)如表一所示：表一絞車基本參數(shù)最大輸入功率 735Kw（1000HP）滾筒軸最大直徑 φ230mm滾筒剎車直徑 φ1168228（46″9″）滾筒中心直徑與長度 φ5331028（21″40—1/2″）滾筒驅(qū)動(dòng)鏈為 1—3/4″P，三排鏈傳動(dòng)鏈 1—3/4″P，雙排鏈驅(qū)動(dòng)鏈 1—1/4″P，三排鏈驅(qū)動(dòng)速度 正轉(zhuǎn)速度：4 反轉(zhuǎn)速度：2滾筒速度 正轉(zhuǎn)速度：8 反轉(zhuǎn)速度：2總高、底座寬度、總長 2394mm、2150mm、8859mm第三章零件的三維造型 三維造型概念 三維造型: CAD 的三維造型有三種層次的建立方法，即線框、曲面和實(shí)體，也就是分別對(duì)應(yīng)于用一維的線，二維的面和三維的體來構(gòu)造形體。通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)建立的立體的、有光的、有色的生動(dòng)畫面，虛擬逼真地表達(dá)大腦中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果，比傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)更符合人的思維習(xí)慣與視覺習(xí)慣。三維造型技術(shù)從最初的三維CAD 已發(fā)展到目前專用的基于特征造型的三維軟件，常用軟件有UG、SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E、3DS max 等。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所需繪制的零件我全部采用Pro/E 進(jìn)行造型。 Pro/E 概述 在中國也有很多用戶直接稱之為“破衣”。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。1988 年， 的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過10 余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER （中文名野火6)。PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)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。Pro/ENGINEER 還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性MCAD 軟件。 Pro/E 的特點(diǎn)和優(yōu)勢 經(jīng)過20 多年不斷的創(chuàng)新和完善，pore 現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢： 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能： Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。單一數(shù)據(jù)庫： Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同