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絞車是整個鉆機(jī)的重要部件，絞車能力決定了整臺鉆機(jī)鉆進(jìn)能力。 鉆井絞車是一臺多職能的起重工作機(jī)，主要由以下幾部分系統(tǒng)組成：驅(qū)動系動、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成。絞車在鉆井過程中所起到的作用是：起升鉆具、下套管、整體起升井架、處理事故、控制鉆壓等作業(yè)。下面對絞車傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，交流變頻電驅(qū)動絞車正在逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械絞車和AC-SCR-DC直流電驅(qū)動鉆機(jī)絞車，其鉆井性能好、啟動平穩(wěn)、過載性能強、運行功率調(diào)速范圍大、電動機(jī)無電刷火花隱患等優(yōu)勢，可簡化絞車結(jié)構(gòu)，具有適應(yīng)性強、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高等優(yōu)點，成為鉆機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備。
起升重量的計算：1)最大起重量。絞車的最大起重量Qmax指的是大鉤允許最大靜載荷。美國石油學(xué)會建議按最重套管柱的接箍滑扣載荷的80%來選擇相應(yīng)的鉆機(jī)。2)大鉤靜載荷Q靜和最大鉆柱重量Q柱，在鉆井過程中，大鉤勻速提升的井中全部重量構(gòu)成大鉤的靜載荷Q靜，在最大井深中大鉤上的額定尺寸鉆柱重量稱為最大鉆柱重量Q柱。
滾筒軸所使用的材料為42CrMo。查閱國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)材料手冊可得其室溫基本性能參數(shù)見表。對所建模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格化分，網(wǎng)格生成的滾筒軸有限元模型如圖所示，其中單元數(shù)為27203個，節(jié)點數(shù)為5815個。滾筒軸上受到二個載荷的作用，快繩從動扭矩，聯(lián)軸器驅(qū)動力矩�？炖K從動扭矩按一對力偶加在滾筒與軸配合段的位置，驅(qū)動力矩按力偶加在滾筒軸與聯(lián)軸器配合段，進(jìn)入求解器Main Menu>Solution> Solve>Current LS求解。求解完成后進(jìn)入通用后處理器觀察計算結(jié)果。
計算結(jié)果表明：滾筒軸最大變形在軸的中間部位，最大變形1.099mm，滾筒軸的最大應(yīng)力部位在軸的兩端，最大應(yīng)力為232.43MPa。滾筒軸的材料我們選用的是42CrMo，屈服極限930MPa，由上述有限元分析的計算結(jié)果，可得出滾筒軸的安全系數(shù)滾筒軸的安全系數(shù)大于滾筒的許用安全系數(shù)，所以軸的強度滿足正常工作需要。
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