径向水平井钻杆弯曲转向建模与阻力仿真研究

通过采用ANSYS仿真软件对转向器系统构成、滑道截面形状和轨迹、材料模型、约束载荷进行系统分析,建立仿真模型,仿真与试验数据对比表明,所建仿真模型是可行的;通过分析研究滑道阻力变化对钻进影响,不同摩擦系数对滑道阻力影响,以及钻杆截面变形和钻杆在水平段形位变化,得到的钻杆截面变形及滑道阻力变化规律,并将仿真数据与室内实验结果进行对比分析验证。依据仿真分析和实验研究,分析钻井失败的主要原因。仿真研究对指导造斜器设计和施工工艺的设计有积极意义。     

猫道机液压系统的可靠性分析

猫道机是一种石油井场输送钻杆到钻台的自动化输送设备,是以液压驱动为主的复杂系统,其中液压故障是导致系统停工的重要原因。以猫道机为例,对复杂液压系统进行了运行可靠性的分析。在分析猫道机结构与工作原理的基础上,建立了相应的可靠性框图,建立了可靠性分析的数学模型。通过对液压元件的可靠性参数和相关性进行分析,计算出猫道机液压系统的可靠度。运用蒙特卡罗法对猫道机液压系统进行随机抽样仿真,从而验证了文中复杂液压系统可靠度计算方法的精确性。     

陆地钻机钻具自动运移装置研制

针对目前国内传统的钻井工艺下人工运移钻具所存在的问题,设计了陆地钻机钻具自动运移系统。对于陆地50型钻机,该自动运移系统可实现钻杆、套管及钻铤在钻台和地面排放架之间安全、高效地自动运移。文中对该系统各部分结构进行了具体设计,对所用材料、焊接工艺进行了选择和制定;对系统的核心——起升装置设计进行了力学性能计算及相应的液压缸选型。设计结果能够满足目前钻井工艺对自动化的需求。     

多工位冲压自动送料系统运动规划仿真及实验验证北大核心CSCD

基于销合链链板多工位冲压自动化加工平台,对其自动送料系统的运动可靠性展开研究。首先,依据实际工况,对自动送料系统的动作需求进行分析,并完成各运动部件的运动规划及动作时序的划分。然后,基于ADAMS软件建立自动送料系统的仿真模型,设置好仿真参数和各运动的驱动约束函数,通过运动仿真获得各构件的位移、受力和力矩的变化曲线;对自动送料系统的末端执行机构的水平、竖直方向的速度与加速度进行分析。最后,在完成控制系统设计的基础上,搭建了销合链链板多工位冲压自动化加工平台样机,并进行实验验证。实验结果表明:销合链链板多工位自动冲压的生产效率可以达到6~7件·min^(-1),满足销合链链板生产节拍≤10 s/件的要求。     

钻杆排放机械手运动学分析及轨迹控制仿真

针对石油钻机钻杆竖直排放的特点和要求,设计了一种新型自动排放机械手。介绍了该机械手的总体结构和工作原理,对其进行了运动学分析,通过运用D-H方法和雅克比矩阵建立了末端夹持器与动作关节之间运动参数的变换关系,最后利用Simulink进行了轨迹控制仿真。结果表明,机械手能够较好地满足钻杆排放工艺的需求。     

基于ADAMS的自动装填系统举升机构液压系统仿真与闭环控制

以某大口径火炮自动装填系统弹丸举升机构为研究对象,建立了驱动源来自于液压动力的系统模型。为解决大惯量负载在快速提升过程中存在的振动和冲击问题,利用ADAMS提供的控制工具包设计了PD闭环控制并对其参数进行了整定。仿真结果表明:弹丸举升机构在液压缸的驱动和PD控制下,可以完成工作过程中的主要动作,工作可靠平稳。     

全液压自动猫道举升系统控制策略研究

举升系统是动力猫道的核心部分,其连续性和平稳性是影响动力猫道性能的关键因素。液压马达和双作用液压缸共同作用的举升系统是一个双输入单输出耦合非线性系统。钻杆上钻台面时与地面夹角为控制变量,为实现举升过程的连续性,要求其角度稳定在设定角度上钻台面。对举升系统进行速度分析,得到两个输入变量和输出变量的关系式;对速度关系式进行线性化处理,就控制效果和可行性,对控制策略进行比较,并确定马达变速—双作用液压缸变速的控制方式;通过LMS Virtual.Lab Motion和AMESim的联合仿真,分析举升过程的平稳性和受力情况。结果表明:该控制方式是可行的,满足实际要求。     

基于AMESim的排土机司机室自动调平系统设计与研究

排土机经过半个多世纪的发展自动化程度日益发达,而司机室调平系统依旧是手动控制,控制精度较差。为了提高其控制精度,对手动控制进行改进,并在改进的基础上设计一种司机室自动调平系统。以其工作原理及结构参数为依据,建立了调平系统的数学模型和AMESim仿真模型,分别对原系统、改进系统及自动控制系统进行仿真。仿真结果证明了改进系统稳定性优于原系统,验证了自动调平系统的可行性,节省了实验费用,为司机室调平系统设计、改进提供了理论依据。     

一种脉冲射流工具的携岩仿真研究

川南地区的大中斜度页岩气井因地层结构,在钻进过程中产生的岩屑极易沉积为岩屑床,使得钻杆摩阻增大,最终还会造成钻具断裂等重大井下事故。为了减少岩屑床的生成并提高井眼清洁度,提出一种新型脉冲射流工具,该工具既可以减少岩屑沉降,还可以破坏已存在的岩屑床。利用仿真分析软件ANSYS建立了新型脉冲射流工具与普通携岩钻杆的仿真模型,利用CFD-DEM(离散单元法)耦合对二者进行精确仿真,在改变岩屑粒径、钻井液密度、入口排量、井斜角等因素下,对比分析新型脉冲射流工具与普通携岩钻杆的岩屑运移能力。最终得出新型脉冲射流工具相比普通携岩钻杆可以更好地提高岩屑运移能力（利用脉冲高速流体对已沉降的岩屑进行搅动）,并且其脉冲射流还可以破坏已存在的岩屑床的结论。该研究成果对减少井眼环空内岩屑总质量与提高钻井经济效益具有重要意义。     

自动变速器换挡电磁阀设计及仿真研究

在分析自动变速器先导式换挡电磁阀工作特性、工作原理的基础上,对电磁阀的具体结构参数进行了设计计算,并建立了换挡电磁阀的AMESim仿真模型。仿真结果表明,根据所设计的换挡电磁阀得到的离合器压力变化曲线符合离合器接合过程压力变化规律,研究结果为自动变速器换挡控制奠定了基础。     

新型铝合金钻杆对岩屑运移效率提升研究

设计一种新型铝合金钻杆。该钻杆可以悬浮在井眼上部,使高速区与岩屑床重合,提升岩屑运移效率。对新型铝合金钻杆进行载荷分析及各零件强度校核,验证新型钻杆的强度。在Fluent中,对环空井眼岩屑运移三维模型进行定性分析,对比不同钻杆转速、岩屑粒径、钻井液排量和钻井液密度下新型铝合金钻杆相对于传统钢钻杆岩屑运移的效率提升。结果表明：新型铝合金钻杆在不同条件下都有更好的携岩能力,特别是对于大粒径的岩屑运移有较大优势。研究结果有助于新型铝合金钻杆的使用和提升井眼清洁度。     

脉冲射流式岩屑床清理工具的研究

针对大斜度及水平井段,岩屑极易沉积在井筒底部形成一定高度的岩屑床,使得钻杆被埋没,造成钻杆摩阻增大、钻具断裂等问题,设计一种射流式岩屑床清洁工具,基于液固两相流理论,建立三维射流式清洁工具与普通携岩钻杆的仿真模型,并利用Fluent分析射流式清理工具的喷嘴喷射角度、喷嘴流速、岩屑粒径、钻井液排量等参数变化对环空井筒内岩屑体积分数及岩屑质量的影响规律。结果表明：增加脉冲射流式工具后,环空内的岩屑沉积量明显减少,在钻杆转速为80 r/min时,最佳的喷嘴角度为90°;增加喷嘴流速及钻井液排量都可以降低环空内的岩屑量;随着岩屑粒径的增加,环空内岩屑沉积更多。该工具能够降低沉积在环空内的岩屑质量,提高岩屑的运移能力。     

采煤机调高机构液压控制系统建模与仿真

为提高采煤机滚筒调高系统的响应速度和稳定性,分析了采煤机自动调高系统组成及原理,并推导了调高油缸伸出量与滚筒高度之间的函数关系,随后利用AMESim软件建立了系统仿真模型。仿真结果显示:相比于普通电磁换向阀,电液比例阀更加有利于滚筒高度的稳定、快速调整。另外,在设计调高系统时,应考虑外负载对电液比例阀启动时间的影响。     

基于多软件协同仿真的六自由度平台虚拟试验系统

提出了一种串联六自由度运动平台,根据该平台特点,在ADAMS动力学分析软件中搭建机械子系统模型,在AMESim仿真软件中搭建液压子系统及电机+滚珠丝杠传动模型,在Simulink中搭建末端控制对象期望运动位姿生成及解耦控制算法模型。通过分析各仿真软件间数据传输接口特性,建立以MATLAB软件为载体的动态数据共享通道,将ADAMS、AMESim模型分别以子模型及S函数形式导入至Simulink。从而建立基于Simulink为主仿真软件的机、电、液一体化的六自由度运动平台虚拟试验系统,实现平台的全面仿真分析,为平台实体设计与优化、控制策略选择等奠定基础。采用的基于MATLAB为主仿真软件的ADAMS、AMESim、Simulink联合虚拟试验系统创建方法对于复杂机、电、液一体化系统的仿真分析具有普遍的适用性。     

液压振动系统的建模及其运动参数的仿真

运用键合图方法建立液压振动系统的键图模型,提出将控制参数加入键图模型,用于控制液压振动系统功率流向的交替变化;根据键合图理论和控制关系建立系统的数学模型,并利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立其仿真模型,设置合理的仿真参数以得到更精确的仿真结果;利用键合图方法的扩展功能和SIMULINK建模的模块化可以深入研究系统中受关注的任何子系统,为液压振动系统的设计和应用提供理论依据.     

陆地钻机钻杆自动起升系统的设计与优化

由于国内陆地钻机利用钻台气动绞车或吊车实现钻杆上下钻台时不稳定、效率低,本文设计了一套用于陆地钻机的钻杆自动起升系统,该系统可以实现钻杆在井场排放架和钻台之间自动传送,极大地缩短了钻井周期,提高了钻井效率.并利用ANSYS有限元软件对该系统的关键部件进行了有限元分析和结构优化,优化后的系统具有足够的强度、刚度和稳定性,满足长期使用的需要.     

全自动石油钻杆校直机的研究与应用

为提高校直效率和减少工人劳动强度,研制了自动石油钻杆校直机。设计了钻杆挠度检测方法,选用激光位移传感器检测钻杆弯曲挠度,利用编码器定位压头施压位置及支点位置,根据弹塑性理论与实际经验确定压头下压行程。设计了自动校直机控制系统,能够显示钻杆挠度和输入参数,可以对不同钢级和尺寸的钻杆进行校直,并可以输出报表。配备了自动上下料系统,能够实现自动上料和下料。现场使用证明:该自动校直机减少了工人劳动量,提高了钻杆校直过程的自动化。     

基于精度衰减分析的自动换刀装置动作可靠性设计方法

从满足自动换刀装置动作可靠性要求出发,对其换刀过程进行分析.在此基础上,建立了传动系统精度模型,分析了其传动系统磨损过程中的精度衰减情况.从而提出了一种基于精度衰减分析的动作可靠性设计方法.结合某链式刀库及自动换刀装置,应用所提出的动作可靠性设计方法进行了仿真计算及分析,结果表明该方法符合换刀装置动作可靠性设计要求.     

基于SimulationX的电控液压悬挂系统的仿真分析

拖拉机在农业生产中的作用越来越重要,为了提高拖拉机作业机组的作业质量,对拖拉机悬挂机构工作原理进行了分析,在SimulationX中建立了悬挂机构机械杆件和液压系统的仿真模型,并基于pid控制策略进行了悬挂系统的自动位置控制仿真,通过仿真分析,结果验证了所建模型是正确的,所设计的拖拉机悬挂犁耕机组自动位置控制系统具有较好的响应特性,为拖拉机电控液压悬挂机构的设计与研究提供了一种新的方法。     

船舶转叶式液压舵机系统建模与仿真分析

针对转叶式液压舵机系统,采用AMESim软件和Simulink软件联合仿真策略,分别建立转叶式舵机液压系统模型和舵叶水动力模型。仿真结果表明:所建立的联合仿真模型输出舵角能够较好地跟随给定舵角信号变化,满足舵角跟随的快速性和准确性要求;伺服阀开关动作会使转叶油缸的流量和压力产生脉动和震荡。