钻杆立柱排放机械手设计及有限元仿真分析

摘要

为减轻石油勘探钻井过程中起吊排放钻杆立柱时的劳动强度,提高生产效率,设计了钻杆立柱排放机械手.设计了齿轮齿条传动与蜗轮蜗杆传动相组合的平移回转机构,以及平行四边形四连杆机构和变型椭圆仪机构相组合的伸缩机构,并对伸缩机构进行了受力分析,确定了伸缩机构运动过程杆件受力变化情况.对机械抓手进行了原理设计和力学分析,建立了机械抓手三维实体模型,并进行了运动分析和有限元强度分析.分析结果表明,伸缩机构各杆件受力极限值得到确定;机械抓手运动符合设计要求,最大变形量为0.13 mm,最大工作应力约为124 MPa,小于材料屈服极限,满足设计要求.