车装钻修机钻柱自动输送装置设计及控制系统研究

论文摘要

本文中成装备制造公司的“车装钻修机钻柱自动输送装置”科研项目开展研究工作。针对各油田钻修井作业过程中钻柱的输送作业工况下,工人的劳动强度大、危险性高且工作效率低等问题,经过现场实地调研,信息汇总,再利用自身现有技术资源和研究手段,对相关技术开展独立自主的研究攻关,确定了钻柱输送装置总体机械结构方案和自动控制方案,并进一步通过理论计算与实际生产对比,验证了设计分析结果与实际产品的吻合性。首先,在综述车装钻修机钻柱自动输送装置技术发展现状基础上,从现场实际工况对整机的性能需求出发,重点论述了钻柱自动输送装置的性能特点,探讨了钻柱自动输送装置应用于车装钻修机工作现场的可行性;结合车装钻修机钻柱自动输送装置的设计要求,研究了整机的总布置方案,得出车装钻修机钻柱自动输送装置的两大组成部分:机械结构和控制系统。随后,通过强有力的理论计算和反复的评审,确定了机械结构部主要部件滑块机构、顶升装置、转臂和夹紧装置等的参数和各组成部件之间的连接方案;并对车装钻修机钻柱自动输送装置控制系统方面的液压系统和电控系统控制方案进行了准确和细致研究,最终确定了车装钻修机钻柱自动输送装置的整机制造方案。最后,制造了车装钻修机钻柱自动输送装置样机,对现场实验方案进行了详细的论述,着重在产品的空载和载荷状态下的功能性实验研究,确保了现场实验的有续进行;同时,通过现场工况实验,检验了该设备的各项性能指标及其现场操作性能,有效的证明了该设备完全满足设计和使用要求。本文通过大量的理论计算,在理论设计上充分的论述了车装钻修机钻柱自动输送装置的设计思路和技术方案的可行性;同时,现场实验也有力的证明了该设备的现场使用性能,验证了采用的自动化控制方式适应了新的市场需求。

论文目录

• 提要
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究概述
• 1.1.1 车装钻修机国内外技术发展现状
• 1.1.2 钻柱自动输送装置国内外技术发展现状
• 1.1.3 立项的必要性和意义
• 1.2 研究方案
• 1.2.1 研究路线
• 1.2.2 研究内容及技术经济指标
• 第2章 整机总布置方案设计
• 2.1 整机设计思路
• 2.2 整机方案确定
• 2.2.1 机械结构部分
• 2.2.2 控制系统部分
• 2.3 本章小结
• 第3章 自动输送装置机械部分设计与计算研究
• 3.1 滑块机构计算
• 3.1.1 三角形滑块油缸推力计算
• 3.1.2 三角形滑块油缸稳定性计算
• 3.1.3 滑块工作梁强度计算
• 3.1.4 横梁强度计算
• 3.2 钻柱顶升装置计算
• 3.2.1 按轴心压杆计算
• 3.2.2 按偏心压杆计算
• 3.3 甩钻柱托架计算
• 3.3.1 托架立轴按偏心压杆计算
• 3.3.2 托架后侧的矩形钢管强度计算
• 3.4 转臂举升缸计算
• 3.4.1 转臂处于水平位置
• 3.4.2 转臂与水平位置成125°夹角
• 3.5 转臂下段和上段强度计算
• 3.5.1 转臂下段计算
• 3.5.2 转臂上段计算
• 3.6 固定臂强度计算
• 3.6.1 转臂水平位置时固定臂双联外双耳座焊缝计算
• 3.6.2 转臂在水平位置右端双联双耳座销轴受力计算
• 3.6.3 转臂销和举升缸销计算
• 3.7 钻柱夹紧装置计算
• 3.8 本章小结
• 第4章 自动输送装置控制系统设计
• 4.1 液压部分设计
• 4.1.1 主要性能参数
• 4.1.2 液压执行和操作机构
• 4.1.3 液压部分操作功能设计
• 4.2 电气部分设计
• 4.2.1 主要性能说明
• 4.2.2 电气部分控制功能设计
• 4.2.3 PLC 控制程序设计
• 4.2.4 电气控制箱设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 自动输送装置实验研究
• 5.1 实验依据
• 5.2 实验准备
• 5.2.1 设备和工具
• 5.2.2 安全检查
• 5.3 实验原理
• 5.3.1 机械结构
• 5.3.2 动作原理
• 5.4 实验程序
• 5.4.1 目测检查
• 5.4.2 试运行
• 5.4.3 空载试验
• 5.4.4 载荷试验
• 5.5 实验记录和结果
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与工作展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 后记和致谢