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全液压车载钻机动力头优化设计研究

王波  
【摘要】: 全液压车载钻机是为了进行石油勘探打井而设计的一种钻机。为了适应更复杂的地层钻井的需要,钻机安装在汽车底盘上使其具有良好的机动性,充分满足野外施工中经常性搬迁的特殊要求。本文对全液压车载钻机的动力头进行了优化设计研究。 论文简要地介绍了全液压车载钻机的结构组成,提出了车载钻机总体布局的基本要求,找出了影响总体布局的基本因素。由于全液压车载钻机工作的主要对象为岩石,论文从岩石的结构和构造、密度特性和物理特性三方面介绍了岩石的特性,基于岩石的可钻性指数和磨蚀性指数探讨了岩石的可钻性和岩石的破碎机理,给出了全液压车载钻机钻井力和功率的计算方法,并对钻机工作时产生的振动进行了分析。对全液压车载钻机动力头进行了优化设计,建立了优化的目标函数和约束函数,然后运用MATLAB优化工具箱进行了优化设计计算,得出了优化结果,并运用ANSYS有限元分析软件对优化结果进行了分析。在对动力头优化的基础上确定了全液压车载钻机进给系统的设计方案,并对全液压车载钻机进给系统进行了计算,其中包括链条的选择和链轮主要参数的确定。最后对全液压车载钻机进给系统的液压系统进行了研究。 本文在分析全液压车载钻机的基础上,采用数学建模、MATLAB优化工具箱,ANSYS有限元分析对全液压车载钻机动力头的优化设计进行研究,并对其液压驱动机构进行分析与改进。本研究为全液压车载钻机动力头的设计提供了重要的参考价值。


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