〔大学论文〕ZQ-100型钻杆动力钳背钳设计(含word文档) .pdf
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1、摘要 在人类的机械创新的不断进步,使机械代替了人。以前在油田修井时或者 下油管时,管与管连接时是用管钳来上扣和卸扣,现在使用这种液压钳,就给人 类带来很多方便,使工作效率和安全系数提高,也减少了很多井口的工作人员, 因此这是油田经常使用的卸管工具。 针对修井作业中人力上卸抽油杆螺纹效率低, 劳动强度大,又不能保证不同规格抽油杆所要求的上扣扭矩等问题,研制了 ZQ-100型液压抽油杆钳,这种抽油杆钳由主钳,手动换向阀,液压马达,底钳,弹簧 吊筒和调节弹簧等组成,在设计中省掉了转速换挡机构,同时通过改变制动板上 压簧螺栓的结构,解决了制动板减薄时颚板滚子爬坡力量不足这一技术难题,介 绍了这种抽油杆
2、钳的工作原理。目前,国外钻杆动力钳的种类很多,而且产品性 能及质量都相对稳定,特别是他们产品的体积与输出扭矩不会成比例变化,即使 动力钳输出扭矩相当大时, 其产品的体积也不会增加多少, 因而适用于现场需要。 而国内产品还处在研发和改进阶段,产品性能及质量都有待进一步提高,国内产 品的体积和重量都随输出扭矩的增大而增大,从而导致无法适用于某些大型钻 管。近 10 年来,中国国内生产动力钳有所增长,但相比国外我国动力钳结构复 杂不方便使用与维护,使用期短等缺点,所以我国正大力发展动力钳设计改造, 达到世界水平。 关键词:石油;机械创新;性能;转杆动力钳;研发改进;设计 2 Abstract In
3、recent years, with continued rapid growth of our national economy, petroleum volume of consumption of our country increase year by year. The rank has already exceeded Japan, has become the second largest petroleum following U.S.A. and consumed the country. On being pole required to pump oil, pump th
4、e oil pole pincers after developing the hydraulic pressure of Model ZQ-100, this kind pumps the oil pole pincers by the main pincers , the manual reversing valve, hydraulic motor, bottom pincers , the spring hangs tube and regulates spring ,etc. to make up , save rotational speed shift gears organiz
5、ation , at the same time through change , apply the brake board pigeonhole reed structure of bolt in design, solve , apply the brake board jaw board roll sub climbing strength insufficient technological difficult problem this reduce thin , recommend this kind pump oil pole operation principle of pin
6、cers! Main technical parameter and experimental situation in the room, employ the result to indicate live, adopt Model ZQ-100 hydraulic pressure pump oil pole pincers can reduce , release oil pole take off number of times of spiking greatly, improve and build the quality of the well and build the pa
7、ce of the well. Let out difficult to avoid and fluid have a sure one but compression, so, transmission than unable and invariable, suitable for transmission than requiring strict occasion. Energy caused to leak lose, hydraulic transmission main energy is lost, in addition resistance and machinery th
8、at fluid receive among pipeline rub etc., cause sure energy to lose, cause the efficiency of hydraulic transmission to be relatively low. The viscosity of the fluid changes with temperature, as the warm change of oil, will influence the working performance of the actuator directly. In addition, have
9、 greater difficulties to adopt hydraulic transmission under the low-temperature condition or high-temperature condition. Fluid through air, will produce noise is apt to cause vibration, the ones that influenced transmission are steady. It is relatively difficult to maintain, the work load is large.
10、At the trouble of producing, trouble reason difficult to look for, get rid of getting difficult through design, optimize, reduce, shoulder, influence as hydraulic system. At present, the kind of the motive force pincers of foreign drilling rod is numerous, and properties of product and quality are a
11、ll relatively stable, especially they the products one volume and output torsion can changes proportional, even if power, when pincers quite heavy to export torsion, volume of product its how much does it increase either, suitable for needing at the scene. The domestic products are still at the stag
12、e of researching and developing and improving, properties of product and quality all remain to further improve, volume and weight of the domestic products all export the increase of the torsion to increase at the same time, thus it is unable to be suitable for some to cause and bore managing large-s
13、caly. The past 10 years, produce power pincers increase to some extent, compare foreign of our country power pincers structure complicated to use and maintain while being inconvenient in China, the shortcoming such as being short of service time, so our country is developing the motive force pincers
14、 to design and transform in a more cost-effective manner, reach the world standard. Transfer to ZQ100 type to pole power pincers carry pincers go on, design , realize, it is safe to apply the brake, it is reliable and durable. Make the hydraulic pressure control and drive the rack to clamp the steel
15、 tube effectively. KeyKeyKeyKey words:words:words:words:Petroleum;Petroleum;Petroleum;Petroleum; MachineryMachineryMachineryMachinery innovates;innovates;innovates;innovates; PerformancePerformancePerformancePerformance ; ; ; ; TransferTransferTransferTransfer totototo thethethethe polepolepolepole
16、motivemotivemotivemotive forceforceforceforce pincerspincerspincerspincers ; ; ; ; ResearchResearchResearchResearch andandandand developdevelopdevelopdevelop andandandand improve;improve;improve;improve; DesignDesignDesignDesign 目目录录 1 1 1 1绪绪论论1 1 1 1 1.1液压动力钳概述1 1.1.1液压动力钳的发展状况1 1.1.2液压动力钳的应用2 1.2
17、液压动力钳的结构及工作原理3 1.2.1液压动力钳的结构及特点 3 1.2.2液压动力钳的工作原理4 1.3液压动力钳技术参数及特点5 1.3.1ZQ-100 型液压动力钳的技术参数5 1.3.2液压动力钳的技术特点5 4 1.4液压动力钳的的操作说明6 1.4.1液压动力钳的的安装 6 1.4.2液压动力钳的操作7 1.4.3液压动力钳的维护与润滑 7 1.4.4液压动力钳的常见故障及排除方法8 2 2 2 2ZQ-100ZQ-100ZQ-100ZQ-100 型钻杆动力钳的背钳总体设计型钻杆动力钳的背钳总体设计9 9 9 9 2.1ZQ-100 型钻杆动力钳的背钳概述9 2.2ZQ-100
18、型钻杆动力钳的背钳结构设计9 2.3背钳结构设计中的问题10 3 3 3 3ZQ-100ZQ-100ZQ-100ZQ-100 型钻杆动力钳的背钳液压缸设计型钻杆动力钳的背钳液压缸设计12121212 3.1液压缸的类型和结构形式选择12 3.2液压缸基本参数确定12 3.2.1液压缸工作负载及工作压力13 3.2.2缸筒内径及柱塞杆直径13 3.2.3液压缸最大工作行程和最小导向长度16 3.3液压缸的强度及刚度校核17 3.3.1缸筒壁厚的校核及外径计算17 3.3.2液压缸柱塞杆强度验算18 3.4液压缸稳定性验算18 3.5液压缸的安装试验与维护19 4 4 4 4ZQ-100ZQ-10
19、0ZQ-100ZQ-100 型杆动力钳的背钳传动设计型杆动力钳的背钳传动设计21212121 4.1背钳传动概述21 4.2背钳传动设计21 4.3轴的设计. 23 4.3.1轴的结构设计23 4.3.2轴的强度计算23 4.3.3轴的刚度计算23 4.3.4轴的稳定性 27 4.4齿轮系的设计27 4.4.1齿轮系的传动比 28 4.4.2齿轮的强度计算 28 5 5 5 5结论结论 45454545 6 6 6 6技术经济分析技术经济分析44444444 致致谢谢 47474747 参考文献参考文献48484848 附录附录 A A A A 译文译文50505050 附录附录 B B B
20、B 英文文献英文文献56565656 1绪论 在人类的机械创新的不断进步,使机械代替了人。以前在油田修井时或者下 油管时,管与管连接时是用管钳来上扣和卸扣,现在使用这种液压钳,就给人类 带来很多方便,使工作效率和安全系数提高,也减少了很多井口的工作人员, 因 此这是油田经常使用的卸管工具。 针对修井作业中人力上卸抽油杆螺纹效率低,劳动强度大,又不能保证不同规 格抽油杆所要求的上扣扭矩等问题。ZQ-100 型液压抽油杆钳。这种抽油杆钳由 主钳、手动换向阀、液压马达、背钳、弹簧吊筒和调节弹簧等组成。在设计中省 掉了钻速换挡机构,同时通过改变制动板上压簧螺栓的结构,解决了制动板减薄时 腭板滚子爬坡力
21、量不足这一技术难题,介绍了这种抽油杆钳的工作原理!主要技 术参数和室内试验情况,结果表明采用 ZQ-100 型液压抽油杆钳可大大减少抽油 杆脱扣次数,提高修井质量和修井速度。 1.1液压动力钳概述 1.1.1液压动力钳的发展状况 近年来,随着我国国民经济的持续快速发展,我国的石油消费量逐年增加。 2002 年达到 2457 亿吨,排名已超过日本,成为继美国之后的第二大石油消费 国。相比之下,我国石油机械制造生产增长比较缓慢,供需矛盾日益突出。而现 在人类的机械创新的不断进步,使机械代替了人。以前在油田修井时或者下油管 时,管与管连接时是用管钳来上扣和卸扣,现在使用这种液压钳,就给人类带来 很多
22、方便,使工作效率和安全系数提高,也减少了很多井口的工作人员,因此这 是油田经常使用的卸管工具。目前,国外杆动力钳的种类很多,而且产品性能及 质量都相对稳定,特别是他们产品的体积与输出扭矩不会成比例变化,即使动力 钳输出扭矩相当大时,其产品的体积也不会增加多少,因而适用于现场需要。 而 国内产品还处在研发和改进阶段,产品性能及质量都有待进一步提高,国内产品 的体积和重量都随输出扭矩的增大而增大,从而导致无法适用于某些大型管。近 10 年来,中国国内生产动力钳有所增长,但相比国外我国动力钳结构复杂不方 6 便使用与维护,使用期短等缺点,所以我国正大力发展动力钳设计改造,达到世 界水平。针对修井作业
23、中人力上卸抽油杆螺纹效率低,劳动强度大,又不能保证不 同规格抽油杆所要求的上扣扭矩等问题, ZQ-100 型液压抽油杆钳,这种抽油杆钳 由主钳、手动换向阀、液压马达、背钳、弹簧吊筒和调节弹簧等组成,在设计中 省掉了钻速换挡机构,同时通过改变制动板上压簧螺栓的结构,解决了制动板减薄 时颚板滚子爬坡力量不足这一技术难题,介绍了这种抽油杆钳的工作原理,主要 技术参数和室内试验情况,结果表明 ZQ-100 型液压抽油杆钳可大大减少抽油杆 脱扣次数,提高修井质量和修井速度。 (如图 1-1) 图 1-1液压动力钳 Figure 1-1Hydraulic pressure power pliers 1.1
24、.2液压动力钳的应用 油田修井作业时,要把油管从油井中一根根取出,然后再一根根下到油井中。 油管上卸丝扣用的是一种专用钳。多年来,这种被修井架修井钳是靠人工用手操 作,不但劳动强度大,而且不够安全,易发生工伤事故,工作效率较低使得修井作业 时间较长,影响原油产量。为解决上述存在的问题,我们根据油田修井作业现场操 作实际情况,本着减轻劳动强度和有利安全生产的宗旨,研制了油田修井液压钳操 作装置,经过实践应用,有较好的操作功能和保障操作者安全的特点,并能提高修 井工作效率。 1.2 液压动力钳的结构及工作原理 1.2.1液压动力钳的结构及特点 液压动力钳是由背钳、主钳、操作手柄、弹簧吊筒、液压马达
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