一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先运用修正的Grübler-Kutzbach(G-K)公式对机器人进行了自由度分析。然后采用D-H法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法的求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用Matlab根据所建数学模型编写计算程序,在Matlab和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真进行对比验证。最后使用螺旋理论得到了机器人的雅克比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明运载平台具有六个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;Matlab和Adams的仿真结果一致并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。     

长冲程转轮式抽油机三维动力学特性仿真

介绍了长冲程转轮式抽油机三维动力学特性仿真的方法和过程。采用Pro／MECHANICA机械系统动力学仿真软件,建立了以三维实体结构为基础的长冲程转轮式抽油机动力学仿真模型,并对抽油机的动力学特性进行了仿真分析。结果表明,长冲程转轮式抽油机结构合理、体积小、冲次低、冲程长、抽油效率高、维修操作方便,可显著降低采油成本。     

考虑粘度差异影响下隔水管力学响应分析

随着海洋深水钻井技术不断成熟,隔水管系统的稳定性和安全性研究越来越重要,现有研究多是基于海洋水体呈现出各向同性的性质的假设下,然而经研究发现忽略海洋水体的粘度差异设置相关波浪参数及海流参数进行力学响应分析有过度简化的性质。为更详细地研究隔水管水下力学动态响应,本文在考虑粘度差异影响下,建立了相关振动模型,利用MATLAB进行了数值求解和曲线拟合,通过对不同深度下的隔水管进行了横向振动分析和纵向比较,发现平台漂移量会对隔水管所受弯矩及剪力造成较大的负担,在大漂移情况下对隔水管的材料性能是严峻的考验;另一方面,随着水深的增大,柔性隔水管的不稳定性逐渐增大,且海流力对隔水管的影响将强于波浪力对隔水管的影响。     

一种新型单作用泥浆泵活塞

活塞是钻机泥浆泵生产中的重要部件，其使用寿命直接影响到钻井生产的效率。本文通过对传统活塞的工作原理及受力情况的分析，并结合其在使用中存在的问题，设计了一种新型单作用活塞。     

钢丝绳爬行器结构方案设计

随着现代化技术的发展,电缆检测需要钢丝绳爬行器携带仪器检测钢丝绳代替以往由人工巡检的方式。研究中根据仿生学原理提出钢丝绳爬行器结构不同的3种方案,通过对3种不同结构方案的优缺点进行对比分析,得出能够跨越高压电缆上大部分障碍物的优化结构;并在SolidWorks中对爬行器主要受力部件进行受力仿真分析,为后续优化及实验提供理论基础。     

注水井井下分层测试监控系统设计

为了正确检查各层段注水量、确定最佳注水压力、选择正确的喷水嘴,为良好注水和动态调节注水量,结合最新的电子技术、传感器技术和注水工艺的相关技术,开发了新型注水井井下综合测试系统,实现了注水井井下分层流量、压力、温度的实时在线监控测试。整个监控过程都由计算机程序控制,因此在形成资料过程中避免了虚假现象,资料准确率极高,而且可对测试数据进行回放。首次将32位微控制器ARM作为系统核心处理器,处理数据的速度显著提高,为实时、准确地反映井下实际情况提供了保障。     

在役天然气分离除尘设备性能评价

针对现有天然气分离除尘设备分离不彻底、除尘效率不高、评价困难等问题，利用3A分子筛吸附脱水和湍球水浴除尘原理，研制了橇装式天然气含水含尘检测装置。利用该检测装置对川东气田几十台次不同类型的分离除尘设备进行了检测。结果表明，现有分离除尘设备中，卧式气液分离器能很好地满足初分离需要，多管干式除尘器、过滤分离器分离性能较好，但对小直径粉尘分离效率仍然不高，其余类型分离除尘设备则性能较差，难以满足矿场分离除尘指标要求，亟待改进。     

一种新型泥浆泵动力端的设计及运动仿真

针对目前三缸泥浆泵曲轴多采用2支撑结构,曲轴支撑之间跨度大,刚度小,导致曲轴直径过大、动力端质量大、曲轴轴承受载情况恶劣等问题,从改善曲轴受力、降低动力端总体质量的角度,对泥浆泵动力端结构进行了改进.在曲轴连杆连接处采用特殊的轴承连接,将曲轴的2支撑结构改为4支撑结构,从而在曲轴长度不变的情况下,使其受力情况得到改善,曲轴直径和曲拐处直径大大减小,动力端的总质量也大大降低.利用Pro/E软件进行动力学仿真,验证了设计结构,证实了该结构设计能够满足设计要求.     

HQ1400型压裂泵蜗杆花键轴强度及寿命分析

在花键轴材料分析及机械性能测试的基础上,通过花键轴载荷分析,利用Pro/E和Pro/M对花键轴进行强度和疲劳寿命分析,证实花键轴的断裂机理就是疲劳断裂,并从设计、材料选择、加工制造、质量控制等方面提出了针对性的措施,认为:在改进设计和制造蜗杆花键轴时,应该选用50CrMoA,调质处理加表面淬火,控制钢中的S、P、Cu含量,适当加大花键轴的直径,同时加大齿根圆角半径,以提高花键轴强度和寿命.