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某型号绞车传动结构的有限元分析

发布于:2016-05-13 17:43
有限元分析

      绞车是整个钻机的重要部件,绞车能力决定了整台钻机钻进能力。 钻井绞车是一台多职能的起重工作机,主要由以下几部分系统组成:驱动系动、传动系统、控制系统、支撑系统、润滑系统等组成。绞车在钻井过程中所起到的作用是:起升钻具、下套管、整体起升井架、处理事故、控制钻压等作业。下面对绞车传动结构进行详细的有限元分析
      随着科学技术的进步和钻井技术的不断发展,交流变频电驱动绞车正在逐步取代传统的机械绞车和AC-SCR-DC直流电驱动钻机绞车,其钻井性能好、启动平稳、过载性能强、运行功率调速范围大、电动机无电刷火花隐患等优势,可简化绞车结构,具有适应性强、经济性好、可靠性高等优点,成为钻机的关键设备。
      起升重量的计算:1)最大起重量。绞车的最大起重量Qmax指的是大钩允许最大静载荷。美国石油学会建议按最重套管柱的接箍滑扣载荷的80%来选择相应的钻机。2)大钩静载荷Q和最大钻柱重量Q,在钻井过程中,大钩匀速提升的井中全部重量构成大钩的静载荷Q,在最大井深中大钩上的额定尺寸钻柱重量称为最大钻柱重量Q
      滚筒轴所使用的材料为42CrMo。查阅国家标准和相关材料手册可得其室温基本性能参数见表。对所建模型进行有限元网格化分,网格生成的滚筒轴有限元模型如图所示,其中单元数为27203个,节点数为5815个。滚筒轴上受到二个载荷的作用,快绳从动扭矩,联轴器驱动力矩。快绳从动扭矩按一对力偶加在滚筒与轴配合段的位置,驱动力矩按力偶加在滚筒轴与联轴器配合段,进入求解器Main Menu>Solution> Solve>Current LS求解。求解完成后进入通用后处理器观察计算结果。
      计算结果表明:滚筒轴最大变形在轴的中间部位,最大变形1.099mm,滚筒轴的最大应力部位在轴的两端,最大应力为232.43MPa。滚筒轴的材料大家选用的是42CrMo,屈服极限930MPa,由上述有限元分析的计算结果,可得出滚筒轴的安全系数滚筒轴的安全系数大于滚筒的许用安全系数,所以轴的强度满足正常工作需要。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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