游鉤的結(jié)構(gòu)特性對(duì)提升系統(tǒng)性能的影響.pdf

1、游鉤作為鉆機(jī)提升系統(tǒng)中重要的設(shè)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(guò)程中起著重要的作用。游鉤作為連接受力負(fù)載、質(zhì)量大并且復(fù)雜的系統(tǒng)，在起升和下放鉆具、給進(jìn)鉆頭、控制鉆壓以及處理復(fù)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(shí)際工況中它的靜、動(dòng)力學(xué)特性都十分復(fù)雜。所以對(duì)游鉤的動(dòng)力學(xué)分析、可靠性分析以及整個(gè)提升系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析尤為必要，這些因素對(duì)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(guò)程；運(yùn)用三維實(shí)體建模軟件 SolidWorks創(chuàng)建游鉤和游車大鉤的三維實(shí)體模型，并通過(guò)質(zhì)量補(bǔ)償?shù)姆椒?，將省略零件的質(zhì)量添加到主要的部件上，以減小分析誤差；然后應(yīng)用 ANSYS有限元分析軟件對(duì)游鉤的動(dòng)力學(xué)特性及可靠性進(jìn)行分析；并運(yùn)用多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析了整個(gè)提升系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。
　　（1）根據(jù)模態(tài)分析與諧響應(yīng)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(shè)計(jì)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(yuǎn)離部件的固有頻率，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中，以達(dá)到減小游鉤共振的目的。所以，游鉤的振動(dòng)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)會(huì)影響提升系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。
　?。?）應(yīng)用 ANSYS有限元分析軟件中的概率設(shè)計(jì) PDS模塊對(duì)游鉤的滑輪、鉤身進(jìn)行可靠性分析。通過(guò)分析滑輪和鉤身的結(jié)構(gòu)尺寸、材料特性以及外部載荷的隨機(jī)性，采用蒙特卡羅（Monte Carlo）概率有限元方法對(duì)游鉤滑輪、鉤身進(jìn)行了可靠性分析。最

4、后經(jīng)分析得出滑輪、鉤身的可靠性滿足工作需求，對(duì)提升系統(tǒng)的安全工作提供了保障。
　?。?）通過(guò)簡(jiǎn)化的物理模型建立了鉆機(jī) ZJ40/2250DB的提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，得到動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程；求解運(yùn)動(dòng)方程得到：在運(yùn)動(dòng)仿真分析過(guò)程中初速度為零和不為零時(shí)各質(zhì)塊的位移和速度。結(jié)果分析表明提升系統(tǒng)在工作過(guò)程中運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。但是由于鋼絲繩的影響，在初速度為1m/s時(shí)產(chǎn)生劇烈的沖擊?？梢娫谄鹕^(guò)程中，游鉤要始終帶有負(fù)載，避免在提升的過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的沖擊和動(dòng)