基于变结构与PID控制的盘刹ABS仿真

为了提高修井机液压盘式刹车操纵稳定性,减少对起升系统的冲击载荷,在液压盘式刹车系统中引入ABS控制模式,设计了滑模变结构控制与实时参数整定PID控制相结合的控制方法。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS和控制系统仿真软件Simulink构建机电联合仿真模型,并对制动控制系统进行机电联合仿真。仿真结果表明,当系统实施ABS控制策略时,可以降低制动系统的角加速度,从而降低起升系统在制动过程中的动载荷,减小对井架等机械结构的冲击。     

XJ250修井机起升系统的制动过程仿真

修井机起升系统的制动特性对复杂修井作业过程具有重要影响。以XJ250型修井机起升系统为研究对象,建立了包含液压盘式刹车在内的起升系统的动力学简化模型,通过三维建模软件Pro/E和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS对下钻工况的制动过程进行动力学仿真分析,得到了在不同制动力矩作用下的修井机起升系统滚筒角位移、角速度及角加速度曲线,仿真结果与实际运行情况相符。该项研究为修井机起升系统液压盘式刹车工作制动性能的改善奠定了理论基础。     

修井机起升系统动力学仿真的初步研究

针对国产修井机设计中采用传统静态设计方法和对修井机动态特性分析较少等问题，以国产XJ350修井机为研究对象，采用ADAMS机械系统动力学自动分析软件，建立了修井机起升系统在起升和下钻过程中的动力学仿真模型。按照ADAMS仿真算法，对不同井深下以不同挡速起升和下钻时修井机起升系统的承载状况作了分析，得到起升系统中传动轴、大锥齿轮轴、滚筒轴。水刹车轴、钢丝绳和吊环等构件的载荷曲线和动载系数。研究分析表明，仿真试验结果与以往有关试验结果相比，具有相同的变化规律，说明仿真分析结果是可靠的。但对此项研究尚须进一步加深。     

钻机起升系统动态特性仿真模型初步研究

为了深入了解钻机起升系统的动态特性,缩短钻机起升设备的研制周期,节约试验成本,应用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立钻机起升系统的动态特性仿真模型.在建模过程中,对钢丝绳进行离散化处理,只要改变模型中的参数就可以对不同起升工况下的动态特性进行分析.与试验结果进行比较,验证了模型的可行性.     

自走式修井机游动系统仿真模型

为了获得自走式修井机的系统动力学特性,在系统动力学仿真软件ADAMS中建立了修井机游动系统的起升和下钻仿真模型,成功地用Rack-and-Pinion Joint模拟了钢丝绳与滑轮间的缠绕关系,用Single Component Force模拟出了钢丝绳在起升、下钻过程中刚度的变化过程。对仿真模型在额定工况时的起升、下钻过程进行了仿真运算,得到了游动系统中快绳、死绳、各游绳及井架上的最大动载荷和动载系数。仿真结果可用于钢丝绳的选择、井架的设计和使用时参考。该仿真模型中解决钢丝绳与滑轮间的缠绕和钢丝绳的刚度随时间变化的方法也可为研究钻机、矿井提升系统等类似的时变结构系统动力学时借鉴。     

XJ350修井机起升系统动力学仿真

在合理假设的基础上,考虑了井架的弹性及钢丝绳与滑轮间的缠绕关系,应用ADAMS软件建立了XJ350修井机起升系统的仿真模型。通过不同工况下的分析运算,得到起升系统传动轴、大锥齿轮轴、滚筒轴、水刹车轴、快绳、死绳、吊环及井架起升和下钻过程较为准确的动载特性参数。仿真分析结果与以往的试验结果非常接近,表明仿真结果已达到较高精度。最后根据仿真结果,对XJ350修井机起升系统的设计和使用提出了建议。     

不压井修井机井架起升过程仿真分析

为了得到不压井修井机井架在起升过程中液压系统的双级液压缸对系统动态性能的影响及井架内力的变化情况,基于AMESim软件的HCD库,采用2个单级液压缸级联方式建立二级液压缸的模型并进行仿真研究。针对不同的起升角度,对不压井修井机井架进行了起升过程的有限元仿真分析及综合分析比较。通过仿真曲线,验证液压系统建立的正确性,并得出多级液压缸在换级时,由于流量发生突变,将产生较大的液压冲击和波动;井架在起升的初始位置受到的应力和位移都最大的结论。可为此类新型修井机的设计及改进提供理论支持。     

DME发动机起动怠速工况AMESim/Simulink联合仿真研究

以AMESim仿真软件中的发动机燃烧仿真平台IFP-Engine为基础,建立了发动机模型,利用MATLAB/Simulink软件的处理功能,建立了燃料供给系统控制模型,将二者联合仿真,结合实际发动机从起动到怠速转速的变化,调整参数,获得了发动机模拟转速变化规律,以此转速曲线确定某一时刻的基本喷油量,再根据冷却水温度对喷油量进行修正,绘制出转速、冷却水温、喷油持续时间等随时间的变化曲线,并分析发动机起动、怠速运转情况,为二甲醚（DME）发动机电控燃料供给系统控制器的研制提供了方法。     

交流变频电驱动钻机起升系统的模拟

为了进一步探讨交流变频电驱动钻机起升系统的动态特性,采用ADAMS仿真软件,对ZJ30/1700DB型交流变频电驱动钻机起升系统进行了模拟计算与分析.建立了系统模拟模型,分别对基本载荷、考虑钻柱和井壁摩擦时的钻机起升系统以及考虑系统弹性时的钻机起升系统进行了动态模拟,得到了大钩载荷、大钩速度以及绞车滚筒角速度的模拟结果,并通过模拟得到了起升系统起升过程的动载系数.模拟结果表明:钻机在起升过程中存在着动载,动载系数随着起升条件的改变而改变;在起升过程中由于钻柱与井壁产生摩擦,使起升过程的平稳性变差,使大钩载荷增加,滚筒、大钩速度呈现出明显的不均匀;考虑起升系统弹性后整个系统在起升过程中振动增大,在实际控制过程中必须要认真对待;控制系统的灵敏性、准确性也影响起升系统的动载系数.为减小起升时的动载系数,可采用直接控制电机特性的方法,有效减小起升动载荷.模拟结果对进一步继续深入研究电驱动钻机及其绞车特性和产品设计都具有一定的参考价值.     

齿轮齿条钻机起升系统动态响应分析

齿轮齿条钻机起升系统的动力学特性是影响其工作性能的重要因素。在动力学分析的基础上,建立了单对齿轮齿条啮合的动力学模型以及多对齿轮齿条啮合下起升系统的动力学模型,揭示了齿轮时变啮合刚度对系统动态响应的影响规律,并利用Solidwork与ADAMS联合建模方法,进一步分析了起升系统在不同工况下齿轮齿条之间的接触力以及齿轮转速随时间的变化规律。分析结果表明,齿轮齿条钻机起升系统齿轮的输出转速因内部激励的影响随时间发生变化,并且与啮合力之间存在冲击峰值的同步性;在工况相同条件下,与起钻过程相比,起升系统下钻过程的振幅变化较大,齿轮转速曲线振幅与齿轮齿条啮合接触力曲线振幅同时增加。研究结果可为齿轮齿条钻机起升系统的优化设计提供参考。     

钻机气控带式刹车制动特性及模型研究

在分析气控带式刹车工作原理的基础上,建立了刹车的数学模型,并对刹车的制动特性做了试验研究。对所建立的数学模型进行了辨识,并利用AMESim软件对所辨识的模型做了仿真分析。试验和仿真结果表明,所建立的气控带式刹车数学模型正确,刹车的制动特性表现为:加压阶段和泄压阶段均存在压力滞后现象,而泄压比加压的滞后时间要长;加压过程是一个非线性化的过程,给定固定加压值时,制动压力增加的速度先快后慢形成一个短暂的压力平稳过程,最后缓慢达到目标压力值。     

下运带式输送机液压软制动系统的应用研究

带式输送机是矿井运输的主要设备之一,而制动装置是下运带式输送机的关键设备之一。为保障带式输送机安全可靠运行,本文设计提出了采用液压软制动系统替代传统制动系统的方案,根据矿井下运式带式输送机的运行工况特点提出液压软制动系统的设计要求和液压原理,并采用AMESim仿真模拟软件构建仿真模型对其制动动态性能进行仿真分析,对液压软制动系统在设备断电突发工况下的制动性能进行验证,实现控制系统的安全平稳制动。     

交流变频电驱动钻机起升系统仿真研究

传递函数是线性定常系统求解过程中常用的数学模型,此方法可以方便地求解钻机起升系统的微分方程。以交流变频电驱动钻机为例,对起升系统的不同工况进行了模拟。仿真结果表明,低速电机绞车具有较好的起升特性,能够满足钻机起升的要求。由于Simulink具有很强的灵活性,在仿真的过程中可以结合实际情况,加入系统阻尼、随机载荷等变量,与微分方程求得的结果相比,能够更好地模拟钻机起升过程的实际工况。     

基于AMESim的齿轮齿条钻机动力头起升装置液压系统仿真分析

动力头起升系统是齿轮齿条钻机的核心技术,起升装置液压系统参数的合理性是衡量钻机性能的重要指标。介绍了齿轮齿条钻机起升系统的工作原理,设计了起升装置的开放式液压系统。基于AMESim仿真平台对开式液压系统进行仿真分析,研究了液压系统恒流源输出流量和粘滞阻尼的变化对整个动力头起升系统的影响,为起升系统作业参数的制定提供了依据。     

基于AMESim液压盘式刹车系统建模与仿真研究

液压盘式刹车是当今石油钻机使用最广泛的制动系统,其工艺特性直接影响着钻井作业的安全性和经济性。为研究和评价液压盘式刹车的工艺特性,在分析液压盘式刹车的组成和工作原理的基础上,基于AMESim软件建立了液压盘式刹车系统的模型,对影响液压盘式刹车动态响应特性因素进行了仿真分析,并进行了试验研究。仿真和试验结果表明,基于AMESim建立的液压盘式刹车的数学模型是正确的,仿真分析直观、可靠,为石油钻机刹车系统的分析、优化以及刹车相关自动控制技术的开发提供了良好的平台。     

三轴自同步平动椭圆振动筛的虚拟设计

数字化虚拟样机技术是缩短机械产品研发周期、降低开发成本、提高产品设计和制造质量的重要途径。介绍了利用分析软件ADAMS建立三轴自同步平动椭圆振动筛动力学多体仿真模型，同时采用虚拟样机技术以及CAE与CAD集成联合对三轴自同步平动椭圆振动筛进行了虚拟设计，在设计过程中充分利用Pro／E和ADAMS的接口模块Mech／Pro对整机系统进行运动学和动力学仿真，并利用Pro／E和ANSYS的接口技术对各零部件进行优化设计，使三轴自同步平动椭圆振动筛在虚拟环境下得以实现。该设计方法为开发同类机械产品提供了借鉴。     

XJ250修井机液压盘式刹车液压控制系统仿真分析

以XJ250修井机液压盘式刹车的液压控制系统为研究对象,通过分析液压盘式刹车的液压控制系统结构,建立了基于全局流量与液压缸活塞运动方程的数学模型;构建了液压控制系统的AMESim仿真模型,设置了模型参数及仿真参数。以典型的正弦曲线液压源信号及激励电磁阀信号变化仿真研究工作制动液压控制系统响应性能,以阶跃开关信号突然开启模拟分析紧急制动液压系统响应。得到了工作制动及紧急制动过程中液压控制系统主要阀口处液压动态响应曲线,仿真结果与实际运行情况相符。该仿真分析为修井机液压盘式刹车液压控制系统性能的改进与完善提供了参考。     

半潜式起重铺管船起重机吊钩起升速度参数优化研究

本文研究了起升机构的动力学特性,分析了起升机构关键部分的工作原理和动态特性,及其动力学特性的研究方法和产生动态特性的原因。针对起升机构实际工作状态中的四种工况分别建立动力学模型,并在Matlab/Simulink中仿真分析,进一步验证所建动力学方程组的正确性,得到了动力学响应曲线和动载荷系数,用于指导起重机起升机构的优化设计,得出最优设计方案。     

转阀控制液压三缸往复泵液压系统的仿真研究

为解决液压三缸往复泵的换向冲击问题,通过设计合理的转阀过流口结构,使过流面积在转阀旋转过程中呈匀加速→匀速→匀减速变化规律;利用AMESim软件建立了转阀控制的液压三缸往复泵液压系统的仿真模型,通过仿真分析,找出了液压系统供油量、供油压力、转阀过流面积大小和往复泵活塞位移之间的变化规律。该研究对转阀控制的液压三缸往复泵的设计具有重要的参考价值。     

桁架自升式钻井平台拔桩过程动力学分析

在自升式钻井平台拔桩过程中,桩腿受力大,尤其是桁架结构的桩腿,不能忽略其弹性对系统运动造成的影响。以桁架自升式钻井平台为研究对象,对拔桩过程中平台主要受力的简化及模拟方法进行了阐述。建立了包括升降系统、桁架桩腿及船体在内的平台动力学模型。利用ADAMS软件对该平台的拔桩过程进行了动力学分析,得到了以不同降船速度拔桩时,桁架桩腿分别设置为刚体和柔性体时平台的运动及振动特性,得出了考虑桩腿弹性对平台运动的影响。为以后自升式钻井平台桩腿及升降系统的设计及其动力学分析提供参考。