TZG216-110型铁钻工冲扣钳部分机构研究

三、冲扣钳钳体结构的优化分析
（一 ） 冲 扣 钳 结 构 参 数 在下 图中的L1 、L2 、L3 、L4 是冲扣钳结构 几何 尺寸,其中的Φ1 和Φ2是冲扣钳结构位置尺寸,图中的整个结构时由两个移动副与三个 转动副组成, Fa和Fb 是冲 扣钳的钳口正压力。 （二）受力分析 冲扣钳和钻杆之间的紧扣力满足f =f s Fa,其中,f s表示摩擦因数,Fa 表示的是 冲扣钳钳 口的正 压力。 （三）参数确定 将冲 扣钳的临界摩 擦因数与自重定义 成目标函数, 将整体机构 的 结构尺寸定义成 设计的变量。 在对钢和钢的静摩 擦因数进行考虑 时, 有润滑时在0. 1 ~ 0 .1 2 之间, 没有润滑时在0.1 5左右,钢和钢的动态摩擦 因数在有润滑时在0. 05~ 0. 1 之间,没有润滑在0. 1 左右。在实际工作中, 应该考虑冲扣钳的钳 扣在运用极有可能 被少量的原油渗入, 所在设 计 是就应该将摩擦 因数的设计在0 . 1 以下, 又结合安全 性进行考虑, 根据 理论上的 分析, 将摩擦因数设置成0.0 7,在满足了上述的条件后, 从结构 紧凑和设 备美观的 角度确定 一组优化 设计参 数。
钳体 是由夹紧钳与冲扣钳相互配合进行工作, 在紧扣时,夹紧钳会 夹紧钻具,当旋扣将上扣的动 作完 成后, 冲扣钳内的夹紧块会伸出进 而 夹紧上端的钻具, 然后在通过 液压缸的推动力将 冲扣 钳以钻具中心为 圆心做旋转紧扣动作, 直到 传感器的控制输出扭矩额定值达到标准; 在 冲扣时,夹紧钳会夹紧 下端 的钻具,并由冲扣架夹 紧上 部的 钻杆来完成 冲扣动作。为了减少 液压系统的总体压 力和液压缸的整体 体积, 整体 设计采用 了杠杆结 构。
【关键词】铁钻工 冲扣钳 机构研究 影响
一、铁钻工的工作基本原理
铁钻 工的钳体部分 是由三个小部分组 成,根据不 同的工作原理将 钳体部分分成了这三个部分, 位于 最上面的钳体作为旋扣钳, 然后在其 中部和下部的分 别为冲扣钳与夹紧钳, 三个部分 由铰 接臂与连接架进 行连接。旋扣钳由夹紧架、还含有4 ~ 8个液压马达和一些浮动的机构 组成,在进行上扣工作时,夹紧架进行闭合,使摩擦滚筒夹紧钻具,然后同 步液压马达会带动摩 擦滚筒通过摩擦力 驱动钻杆进行转动, 当达到 紧 扣荷载时,液压马达会 停止 旋转并 张开夹紧架, 这是就 代表上扣工作完 成;卸扣时,旋扣钳夹会带动钻具进行转动,直到钻具的螺口被旋开,如下 图所示。因为在旋扣 时钳扣的位置会有 一定的变化, 所以在连接处设 计有一些浮动结构,连接架与夹紧架 间有 弹簧进行连接,在具体旋扣时 可以根据实际需求进行相对位置的调节。通过定位板来制约连接架和 夹紧架相对位置 变化, 以减 轻夹紧架的晃 动, 并能起 着引导的作用。
通过 液压缸的伸缩来控制推力杆, 推力杆的长端和液缸相连, 短端 和夹紧块相连,杠杆结构很好 的做 到了省力的效果,进而 带动 夹紧块的 进退,最后完成夹紧钻具的动 作。 在实际的操作中发现, 冲扣 时由于扭 矩比较大,在磨损的时候会相 当严 重,所以在夹紧块的顶部安 装一 些可 以更换的 摩擦片, 并通过 挡板将其 固定在钳 头的位置 。
四、展望
铁钻 工作为自动化 钻井不可或缺的设 备之一, 无论是运用上还是 以后的发展上都有极 为广阔的空间。 从技术上来分析, 铁钻工的产品 技术比较 先进, 其优势也完全大于传统大钳的旋扣方式,从功能上分析, 铁钻工也能完全的替 代传统的大钳, 在参数上也 比大钳更为优秀。所 以日后的生产自动化 将作为机械制造也 的发展趋势, 也将完全的取代 目前的传统生产方式, 无论是 生产效率上还是在 安全性能上都将进一 步得到提升, 由于我国 对铁钻 工的起步还比较晚, 发展的时间还不够, 加 上国外的产品比较昂贵,所以 就更 应在自主研发上下足功夫, 希望能在 最短的时间内研发出 我国自身的优秀铁 钻工产品, 为我国这一领域的 空白添上 一抹亮丽 的色彩 。
经济视野
TZG216- 110型 铁 钻 工 冲 扣 钳 部 分 机 构 研 究
பைடு நூலகம்
邵晶涛 大庆油田钻井三公司30703队 黑龙江 大庆 163413
【摘 要】铁钻工是自动化钻进的配套设备,它作为液压动力大钳的升级替代设备,要求在工作中能够高效而安全的完成紧扣、冲扣和卸扣等工作。我国对于铁钻工 的研究时间还不长,仅处于研究的初步阶段,还没有开发出性能很优越的铁钻工产品,而国外的产品价格昂贵,限制了在我国的普及,所以根据我国市场的特点和钻井的环境研究 铁钻工具有很深远的社会影响。本文就对TZ G216- 110型铁钻工冲扣钳部分的机构进行了简单的研究。
所以日后的生产自动化将作为机械制造也的发展趋势也将完全的取代目前的传统生产方式无论是生产效率上还是在安全性能上都将进一步得到提升由于我国对铁钻工的起步还比较晚发展的时间还不够加上国外的产品比较昂贵所以就更应在自主研发上下足功夫希望能在最短的时间内研发出我国自身的优秀铁钻工产品为我国这一领域的空白添上一抹亮丽的色彩
铁钻工对钻 具和冲扣 钳的夹力和 该夹力传 递到钳扣 上的正压力 的比值就是冲扣钳的 传递系数, 冲扣钳的传递系 数作为冲扣钳自身 的 属性,仅由冲扣钳的结构来确 定。 当冲扣钳的传递系数越大时, 钳口 上 产生的正 压力也就 越大, 这是夹力也越大, 钻具才更容易被夹紧,即所需 临界的摩擦因数也越小,但是 夹钳 的各个交接点在受力上会变的越大, 使得安装的摩擦片必须要进行加厚, 这时就使钳体的自重会增加, 钳体 的体积也 会增大; 反之, 当传递系数减小, 虽然钳体的体积和自重都会 减 小,但是钻具的夹力会 减小, 在工作中的安全性就会减小 。这 就是在钳 体设计时遭遇的一个比较突出矛盾, 如果找到了两者之间平衡点, 那么 即保证了 工作的安全 性又使钳体 的体积和自 重控制在一 个合理的 范 围内, 这就是 研究钳体设 计的一 个重要实际 意义。
二、保障夹紧钳安全的具体要求
由于 夹紧钳在扭矩 和摩擦方面都显得 比较大, 所以它应该要符合 以下的前提条 件: 1 、 夹紧钳的临界摩 擦因数必须不 超过材料的实 际 摩擦因数,不然会导致钻具不 能被 很好的夹住,在工作时 由于 没有被夹 紧而滑落出来会造成 巨大的损失, 所以为了确保 操作 人员的安全和机 械的安全,这一点必须 要落实;2 、对 于冲扣钳,它的各个 钳臂在受力上 要满足以下的关 系式: σ<σs / n s , 其中σ表示 的是冲扣钳所受到 的极 限应力, σs 表示的是让 选择的材料屈 服极限,n s 表示 的是安全系数 。