游鉤的結構特性對提升系統(tǒng)性能的影響.pdf

1、游鉤作為鉆機提升系統(tǒng)中重要的設備之一，在完成石油、天然氣的鉆采與修井作業(yè)中起下鉆、油管、抽油桿的過程中起著重要的作用。游鉤作為連接受力負載、質量大并且復雜的系統(tǒng)，在起升和下放鉆具、給進鉆頭、控制鉆壓以及處理復雜的井下事故中扮演著重要的角色，直接影響著提升系統(tǒng)的性能。在實際工況中它的靜、動力學特性都十分復雜。所以對游鉤的動力學分析、可靠性分析以及整個提升系統(tǒng)的運動學分析尤為必要，這些因素對提升系統(tǒng)的影響也十分明顯。
　　本文首先論述

2、了游鉤與游車大鉤的工作原理，分析了載荷的傳遞過程；運用三維實體建模軟件 SolidWorks創(chuàng)建游鉤和游車大鉤的三維實體模型，并通過質量補償?shù)姆椒?，將省略零件的質量添加到主要的部件上，以減小分析誤差；然后應用 ANSYS有限元分析軟件對游鉤的動力學特性及可靠性進行分析；并運用多體系統(tǒng)運動學分析了整個提升系統(tǒng)的運動學特性。
　?。?）根據模態(tài)分析與諧響應分析，得出發(fā)生共振部位是游鉤的鉤身與鉤桿處。可見在設計制造及加工工藝上要提高部件

3、的剛度，改善抗振效果。因此采用剛度大的材料，并且使工作載荷的頻率遠離部件的固有頻率，避免出現(xiàn)應力集中，以達到減小游鉤共振的目的。所以，游鉤的振動特性和動態(tài)響應會影響提升系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。
　?。?）應用 ANSYS有限元分析軟件中的概率設計 PDS模塊對游鉤的滑輪、鉤身進行可靠性分析。通過分析滑輪和鉤身的結構尺寸、材料特性以及外部載荷的隨機性，采用蒙特卡羅（Monte Carlo）概率有限元方法對游鉤滑輪、鉤身進行了可靠性分析。最

4、后經分析得出滑輪、鉤身的可靠性滿足工作需求，對提升系統(tǒng)的安全工作提供了保障。
　?。?）通過簡化的物理模型建立了鉆機 ZJ40/2250DB的提升系統(tǒng)運動學模型，得到動力學運動方程；求解運動方程得到：在運動仿真分析過程中初速度為零和不為零時各質塊的位移和速度。結果分析表明提升系統(tǒng)在工作過程中運動平穩(wěn)。但是由于鋼絲繩的影響，在初速度為1m/s時產生劇烈的沖擊?？梢娫谄鹕^程中，游鉤要始終帶有負載，避免在提升的過程中產生過大的沖擊和動