车载全自动带压石油作业机关键液压部件力学特性分析

摘要

现今世界随着科技与社会的快速发展,能源问题已备受关注,例如能源中的不可再生资源——石油。如何在现有的石油资源中进行高效率、低成本的开采,这对今后国家的建设与发展有着举足轻重的意义与作用。所以车载式全自动带压石油作业机在这一方面起到了关键的工程建设与应用价值。本文以石油作业机中的石油修井机为例,将深入并系统的研究石油修井机的主要工作部件井架在静力学分析与动力学分析下的整车平稳性能。本文结合了现今世界国内、外石油作业修井机的运用状况,结合井架设计规范对其进行了系统的研究。运用了ANSYS有限元分析软件,综合车载式全自动带压石油作业修井机的功能特点和在实际现场条件下的应用,确立有限元分析力学结构模型,对其进行了静力学分析、动力学分析、稳定性能分析和疲劳寿命分析。并在此基础上计算出了井架结构的频率和振型以及石油井架在外力荷载过激作用时各个阶段的变形状态,最后对整车进行稳定分析并达到要求。对疲劳寿命的性能进行了分析,以便更好的了解石油作业修井机在现场实际条件下的操控,解决了工程应用中的现实问题。并对其结构与工作原理进行了阐述,为我国在今后石油作业方向的发展上起到一点微末的参考价值。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 现今世界石油作业修井机拓展概述

1.1.1 石油作业修井机的基本结构

1.1.2 外国石油作业修井机拓展情况

1.1.3 中国石油作业修井机拓展情况

1.2 国内外带压石油作业修井机的研发情况

1.3 本文研究的意义

1.4 本文研究的主要内容

2 石油作业修井机井架部位性能参数及设计规范

2.1 修井机井架的构造形式

2.2 修井机井架的基本参数

2.2.1 修井机井架有效工作高度

2.2.2 修井机井架最大钩载

2.2.3 修井机井架天车总成和工程绳

2.2.4 修井机井架附属平台

2.2.5 修井机井架荷载

2.3 修井机井架的荷载设计

2.3.1 组合荷载

2.3.2 立根水平靠力

2.3.3 风荷载

2.3.4 井架其他荷载

2.4 修井机井架强度及稳定性能要求

2.4.1 修井机井架的强度条件

2.4.2 修井机井架的稳定条件

3 石油作业修井机井架有限元分析原理及模型建立

3.1 有限元法的简介

3.1.1 有限元分析的发展领域

3.1.2 有限元分析的基本步骤

3.1.3 有限元分析建模的等效方法

3.2 修井机井架力学模型建立

3.2.1 建立力学模型时的假设

3.2.2 井架材质的参数设定

4 石油作业修井机井架结构静力学分析

4.1 修井机井架载荷的确定

4.2 修井机井架静力学分析

4.2.1 修井机井架静力学分析步骤

4.2.2 修井机井架静力分析应力变化

4.3 本章小结

5 石油作业修井机井架结构动力学分析

5.1 井架体系模态分析

5.1.1 模态分析的概述

5.1.2 模态的提取方法

5.1.3 模态分析的步骤

5.1.4 模态分析的结果

5.2 井架体系谐响应分析

5.2.1 谐响应分析的概述

5.2.2 谐响应分析的运算方法

5.2.3 谐响应分析的步骤

5.2.4 谐响应分析的结果

5.3 井架体系瞬态动力学分析

5.3.1 瞬态动力学分析的概述

5.3.2 瞬态动力学分析的运算方法

5.3.3 瞬态动力学分析的步骤

5.3.4 瞬态动力学分析的结果

5.4 本章小结

6 石油作业修井机井架结构屈曲分析和疲劳分析

6.1 井架体系屈曲分析概述

6.2 线性屈曲分析

6.3 非线性屈曲分析

6.4 基于 ANSYS 的井架体系稳定性分析

6.5 井架体系疲劳分析概述

6.6 ANSYS 疲劳分析的过程、步骤和结果

6.7 本章小结

7 石油作业修井机转向系统性能分析

7.1 转向系统的基本概念及种类

7.2 液压式动力转向系统的简介

7.3 液压式动力转向系统的转向原理及计算

7.4 液压式动力转向系统在 AMESIM 上的应用与仿真

7.4.1 AMESIM 软件简介

7.4.2 AMESIM 软件仿真的步骤及应用

7.5 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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