车载四角钻塔的结构分析及设计

摘要

钻塔是钻探设备的重要组成部分,它用于安放天车和悬挂游动滑车、大钩、提起器等,以便提起和安放钻进设备和工具、起下和存放钻杆、起下套管柱等。车载钻塔结构要有足够的稳定性和强度,以保证在升降钻具和处理孔内事故时能安全的进行起重工作。为提高升降钻具的效率,钻塔高度要合理,塔顶及横梁断面尺寸应满足天车的安装和游动滑车的上下运行;钻塔桁架结构要合理,重量轻,起立方便。所以这对钻塔的使用提出了新的要求。
　　本文根据国内外钻机的使用现状和发展趋势,并针对车载四角钻塔的特殊结构合理有效地建立了塔架的有限元模型,设置了对比方案。利用ANSYS软件对塔架进行静力学分析和动力学分析。得出的结果具有重要的学术意义和实用价值。
　　本文主要的研究内容为:分析研究了车载四角钻塔的组成部分与各个部分的工作原理,阐述了塔架在钻机整体工作的功用,并提出当前我国大范围使用的塔架存在的问题;通过对塔架的合理简化,建立了塔架有限元模型;根据两种方案,对塔架进行了结构静力学分析,得出了相应的分析结果,并指出了两种塔架模型在正常工况下的最大应力和位移的集中区域,这对后期的结构优化设计具有重要意义;由动力学分析结果得出了钻塔的易发生共振的频率和失稳形式,并给出了避免发生相应破坏的建议。

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第一章 绪论

1.1 研究课题的背景及意义

1.2 国内外车载钻塔的发展使用概况

1.3 车载钻塔结构中存在的问题

1.4 课题的提出

1.5 课题主要研究的内容

第二章 车载钻塔的基本组成与工作原理

2.1 车载钻塔的基本组成

2.2 车载四角钻塔的安装运输原理

2.3 车载钻塔自动调平原理

2.4 车载钻塔结构的连接方式[9,10]

2.5 本章小结

第三章 建立塔架有限元模型

3.1 有限元理论及分析方法

3.2 有限元分析软件ANSYS简介

3.3 实体模型的参数

3.4 建立塔架有限元模型

3.5 本章小结

第四章 塔架的结构分析

4.1 施加载荷约束

4.2 静力求解及分析

4.3 模态分析概述及理论

4.4 两种截面塔架的模态计算

4.5 本章小结

第五章 塔架结构稳定性分析

5.1 结构稳定性分析的概念

5.2 特征值屈曲分析基本理论

5.3 塔架受压线性屈曲分析

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢