基于ANSYS和响应面法的排管机立柱优化设计

为满足排管机立柱的轻量化设计要求,快速实现设备的降本增效,以排管机立柱截面尺寸优化为研究重点,利用Design Modeler模块进行参数化建模,利用ANSYS Workbench软件静力学模块对立柱的刚度、强度以及振动模态进行有限元分析,并对立柱的结构参数进行优化。分析结果表明:立柱侧壁板宽度L_2和折弯板角度α对最大总变形的敏感度最高,增大L_2和α的数值可以有效减小最大总变形量; L_2和α对最大等效应力的影响是非线性的,随着α的增大,最大等效应力先升高后降低,L_2增大时最大等效应力会降低;优化方案相较原方案质量减轻3. 2%,最大总变形量降低14. 1%,在最大等效应力降低的同时前3阶固有频率均有所提高,达到了减轻立柱质量、增强刚度及提高固有频率的优化目的。所得结果可为类似机械设备的尺寸优化设计提供借鉴与参考。     

钻机二层台排送管机械手刚柔耦合动力学仿真分析

运用仿真软件Hypermesh及ADAMS建立钻机二层台排送管机械手刚柔耦合模型,模拟机械手夹持管具从收缩状态到井口中心位置的送管过程。对比分析机械手臂架纯刚体、刚柔耦合两种状态和不同臂架驱动速度下机械手末端抓手各方向的位移和位移偏差。为机械手臂架驱动系统的设计选型、臂架的结构设计等提供理论数据支撑,缩短了产品设计开发周期。     

钻井中途油气层测试器推靠机构的优化设计

为了设计出性能良好的钻井中途油气层测试器推靠机构,建立了推靠机构的数学模型,利用牛顿迭代法对该数学模型进行运动学分析,得出推靠机构的最佳尺寸为:水平推力6.0kN,推靠力1.5kN,AB的长度为40mm。将井径分成3个范围,在不同的范围内选择合适的推靠臂长度,设计出性能最优的钻井中途油气层测试器推靠机构。这样可使钻井中途油气层测试器在测试过程更稳定,保证了测试的精确度。     

立柱式排管机回转角度高精度测量与自动化控制研究

自动化管柱处理装备的规模应用已成为石油钻井装备的发展趋势。回转运动是立柱式排管机、钻台机械手、二层台机械手、自动井架工等自动化管柱处理装置的重要运动形式。目前,立柱式排管机回转角度的测量主要依赖人工控制,精度低,自动化程度很低。基于高精度测量传感器、液压摆线马达、液压伺服比例系统、PLC控制系统等建立了回转角度高精度测量与控制系统。系统所采集的角度信号传输给控制器后,按既定算法,控制比例伺服阀动作,完成精确的定位与控制。该系统可精确地自动控制立柱式排管机的旋转。蓄能器的应用提高了能量的利用效率,降低了成本。采用立柱式排管机回转角度高精度测量与控制技术,提高了自动化程度、作业安全和作业效率,对钻井施工有重要意义。     

过套管电阻率测井仪推靠机构优化设计

过套管电阻率测井仪是套管井必需的测井仪器,其关键结构推靠机构在很大程度上影响其使用性能。为增大过套管电阻率测井仪的最大测井直径,并控制所需最大驱动力,需要对其推靠机构进行优化。在建立过套管电阻率测井仪推靠机构力学模型的基础上,以测井直径和所需最大驱动力作为优化设计目标,将推靠机构板弹簧最大展开长度、簧片厚度、主动推靠臂两铰接点间距及驱动臂长作为设计变量,提出优化设计数学模型,并利用复合形法求解。应用该优化模型对某测井仪推靠机构进行优化设计,并对优化结果进行对比分析,为过套管电阻率测井仪器的研制提供了理论参考。     

焊管生产线开卷机齿轮机构瞬态动力学分析

针对焊管生产线开卷机在使用过程中出现的齿轮机构断齿等失效现象,以某公司开卷机齿轮机构为研究对象,采用SolidWorks中Toolbox插件进行齿轮建模,利用有限元分析软件ANSYS Workbench中瞬态动力学分析模块Transient Structural对齿轮机构进行瞬态动力学分析。通过对齿轮机构进行材料分配、网格划分、边界条件及载荷约束后,得出最大Von Mises等效应力为204 MPa,小于齿轮的许用应力,最大等效应变为9.722 9×10-4 mm,且二者出现的位置相同。最大接触应力出现在靠近节线的齿根面附近,与齿轮最先出现点蚀位置相同。在接触状态云图中齿轮啮合过程中无粘结现象,接触状态良好。从最大等效应力随时间变化曲线图中可知,在主动轮与从动轮刚接触啮合时,所产生的等效应力最大。     

一种推靠机构公差系统的分析与优化

文章通过对推靠机构及其引导机构的误差分析,提出了基于最大机构运动允许误差的公差优化设计方法.建立了构件尺寸公差与制造成本之间的数学模型,并以制造成本最小为优化目标函数,采用全微分法和遗传算法,分析计算了连杆机构中杆长尺寸公差和铰链间隙的公差分配,进而推算出了其他各构件几何尺寸的公差.     

油管自动分离机构优化设计

分离机构是油管机械化排放装置的组成部分，它能够自动地从整排油管中分离出单根油管，并运到指定位置。如设置一种动力机构来完成上述动作，则结构必然复杂和庞大。鉴于此，提出了一个不外设动力源，而仅靠油管和结构自身重力来实现分离油管的机构。分析了其工作原理，给出了有关运动学和动力学的解析式，进而进行了优化设计计算，得出了各部结构尺寸及重量分配的最佳关系。     

基于ADAMS的管内封堵器锁紧机构动力学研究

管内高压智能封堵技术可极大地缩短不停输情况下管道的带压封堵、更换阀件和投产试压等作业时间。设计了基于气动肌腱的管内封堵器锁紧机构,利用Solidworks软件建立了锁紧机构模型,并将模型导入到ADAMS软件进行编辑,根据各实体间的运动关系添加运动副,然后进行动力学仿真,得到锁紧机构封堵过程中锁定滑块的动力学特性曲线。分析锁块的动力学特性曲线认为,锁定滑块在封堵过程中存在冲击大、封堵不稳定的缺陷。针对缺陷提出了将锥筒和锁定滑块的接触由曲面接触改为平面接触的优化方案。     

海洋钻井平台立柱式排管机设计

排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆,是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。介绍了立柱式排管机总体机械结构组成及主要技术参数、液压系统原理及控制方式。设计的排管机适合于双联井架钻机,具有操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合深水半潜式钻井平台及钻井船钻台立根自动排放操作。     

油管排放装置传递机构优化设计

对油管排放装置传递机构的特点、运动形式和受力状况进行了分析，并通过优化设计得到了该机构主要结构的最优尺寸解，从而满足了油管在传递过程中必须始终保持平动和稳定，同时机构的能耗应最小的设计要求。设计分析表明：1．平行四边形机构可以用于油管传递机构，结构尺寸优化是设计的关键。2．机构中各杆件的长度对传动性能的影响不同，曲柄影响最大，连杆影响最小。3．零件的尺寸精度对机构的受力状态影响较大，最好成对加工。4．在抓放油管时应避开杆件重合位置，以减少冲击。     

失效分析促进了钻杆结构设计优化

通过钻杆内加厚过渡带,内壁腐蚀,接头台肩,扭矩台肩等出现大量失效后进行的结构设计优化案例,有力地说明了失效分析在钻杆构件结构设计优化中所发挥出的重要作用,极大提高了钻杆质量和使用寿命,促进了钻杆标准的修订,有效地降低了钻杆失效事故的发生。     

热管空气预热器优化的熵产分析

针对目前热管空气预热器优化设计方法中存在的问题,从传热过程中能量的数量、品质两方面对热管空气预热器的设计进行评价。即通过熵产分析,揭示换热器不可逆耗散产生的主要原因,在此基础上通过确定热力参数的最优化匹配,以提供热力学优化的具体途径和方法。优化后热管空气预热器的单位换热量所引起的熵增值与同类换热器相比达到最小,差异的程度即表明了优化性能提高的程度。     

全液压自动猫道防坠落机构优化设计及仿真分析

为大陆科学钻探钻机设计了全液压自动猫道的防坠落机构。该机构能够防止钻具上下钻井平台时从举升滑道上滚落下来。介绍了现有防坠落机构的结构组成、工作原理及存在的问题。利用Inventor软件为设计平台建立防坠落机构模型。基于 ADAMS仿真平台,对防坠落机构进行动力学分析,重点测量挡销的运动速度,以及挡销接触力。利用ABAQUS有限元分析软件,分析钻杆从举升滑道滚落与挡销发生碰撞的瞬间挡销的强度与应力情况。对整个系统进行了刚柔耦合分析,得到更加准确的分析结果,进一步验证该机构的可行性。     

一种新型的平头机夹管机构

介绍了一种新型钢管管端平头机的夹管机构，对夹管结构的特点和性能，工作原理，性能指标，定位精度等作了描述和分析，该夹管机构具有定位精度高，夹紧力大，刚性足等特点，加工后端内外倒角均匀，粗糙度低，外观良好。     

基于机器学习策略的半潜式钻井平台结构设计优化

引入数值优化分析方法,基于优化软件Noesis-Optimus搭建适用于工程结构设计优化工作流,开发相应的软件接口和分析代码,形成完整设计分析方法。分析优化采用机器学习策略,对输入参数、约束条件和优化目标进行相关性分析,对结构强度、疲劳寿命和区域结构重量分别进行单目标和多目标方案优化。通过千组样本的分析,得到多组优化方案和帕累托前沿,可供工程设计备选。研究取得从定性手动试算优化到定量自动迭代优化的技术突破,在得到优选方案的同时,掌握相关设计参数对优化目标的影响趋势并累积大量备选方案。     

海洋钻机钻杆自动排放驱动装置方案设计

海洋钻机起下钻需要井架工爬上二层台进行手工操作,危险性高,时间长,效率低。在总结国内外钻杆自动排放系统的基础上,提出一种行走式驱动装置方案,驱动方式简单,易于自动化控制,能够大幅增加操作的安全性,降低劳动强度,提高钻机的工作效率,具有较好的发展前景。     

钢管倒棱机的设计研究

为了适应钢管制造业的发展 ,有必要设计先进的钢管倒棱机。为此 ,从国内外倒棱机的典型结构入手 ,阐述了倒棱机的整机布置方案、动力传动方式、夹紧装置类型、随动切削头设计及控制系统设计等技术发展现状。在分析对比各设计项目优缺点的基础上 ,指出对于高质量的钢管生产用倒棱机 ,宜采用移动床头箱平移钢管式布置方式、左右侧向抱管式夹紧装置、径向浮动切削头、PLC控制以及灵活选用动力传动方式等设计方案