对于全液压自动猫道钻杆运移系统设计及仿真分析

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1、2014年6月机床与液压Jun．2014第42卷第11期MACHINET0OL＆HYDRAULICSVo1．42No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．11．040全液压自动猫道钻杆运移系统设计及仿真分析张鹏，于萍，王清岩，张春鹏(吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春130025)摘要：根据大陆科学钻探钻机自动猫道的设计要求，设计了猫道的钻杆运移系统。系统具有机构新颖、动作稳定可靠、控制方便等优点，能够代替人工完成在钻井过程中运移钻杆的动作，实现钻具的自动运移。简要介绍了钻杆运移系统的结构组成、工作原理及系统的

2、动作流程，并利用Inventor软件为设计平台建立钻杆运移系统模型，并在此基础上运用ADAMS仿真软件建立仿真模型。对系统进行运动学仿真模拟，得到钻杆运移系统与钻杆之间接触力的变化以及钻杆运移系统关键部位的应力变化。通过仿真分析验证了系统的稳定性，为系统实际动作的优化及控制提供了理论依据。关键词：钻杆运移系统；运动学分析；接触力；应力变化中图分类号：TE928文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)11—142—3StructureDesignandSimulationAnalysisofHydraulicAutomaticCatwa

3、lkDriUPipeTransportSystemZHANGPeng，YUPing，WANGQingyan，ZHANGChunpeng(MechanicalScienceandEngineeringInstituteofJilinUniversity，ChangchunJilin130025，China)Abstract：Accordingtotheconstructionrequirementsofcontinentalscientificdrilling，thedrillpipeautomatictransportsystemwasdesign

4、edwhichhadtheadvantagesofnovelmechanism，stableandreliableactionandconvenientcontrol，abletoreplaceman—powertocompletetheactionofmigrationintheprocessofdrillingpipeSOastoachieveautomaticmigrationofdrillingtools．Thestrue—turecomponents，workingprincipleandactionprocessofthesystemw

5、ereintroduced．ThesystemmodelwasbuiltbyInventorsoftware．Onthisbasis，ADAMS-simulationsoftwarewasusedtoestablishthesimulationmodelforthekinematicssimulation，gettingthechangecu~esofthecontactforcebetweenautomatictransportsystemfordrillpipeanddrillpipeanddrillpipemigrationsystemstr

6、ucturestress．Thestabilityofthesystemwasverified．Itprovidestheoreticalbasisfortheoptimizationofthesystempracticalactionandcon—tro1．Keywords：Drillpipetransportsystem；Kinematicsanalysis；Contactstress；Stresschanges当前，国内井场钻井平台作业施工中，钻具上下钻台过程仍以人工操作为主，其强度大而且不安全，完全不能满足石油钻井、大陆科学钻探等频繁上下钻

7、立销座杆的要求⋯。为此，结合我国深部大陆科学钻探的施立销轴工要求，课题组自主研发了全液压自动猫道。钻杆运移系统是全液压自动猫道的重要组成部分。该系统能万向节在钻井作业中将管状类钻具(钻杆、钻铤、套管等)由地面钻杆摆放架自动运移到猫道的平台上，当完成图1钻杆运移系统示意图作业时，再将管状类钻具运移到地面摆放架，代替了钻杆运移系统主要由旋转臂总成、液压缸、万向人工上下钻具、使用钻台和猫道上的气动绞车拉、拽节、立销轴、立销座、挡销等组成。其工作原理是钻钻具等高危险、半自动化的操作。杆放在钻杆运移系统挡销端时，液压缸杆开始伸出，1钻杆自动运移系统的结构设计

8、旋转臂总成前端抬起，钻杆沿着曲面结构的旋转臂总根据钻杆运移系统的要求，结构设计如图1所成向猫道平台滚动。当滚落到一定位置，