【摘 要】
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修井机是井下作业的主要关键设备之一,井架是石油钻机和修井机的关键组成部分,主要由空间桁架结构组成,工作环境及承受载荷较大,经常因其强度破坏、稳定性不足而发生严重事故。因此,有必要对修井机井架结构进行研究。本文利用有限元软件分析了JJ80-29W桅型石油修井机井架结构特性。首先,应用有限元软件ANSYS建立井架有限元几何模型,以材料力学及有限元理论为基础,对桅型石油修井机井架最大钩载800k N工况
【基金项目】
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西安宇星石油机械新技术开发有限公司；
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修井机是井下作业的主要关键设备之一,井架是石油钻机和修井机的关键组成部分,主要由空间桁架结构组成,工作环境及承受载荷较大,经常因其强度破坏、稳定性不足而发生严重事故。因此,有必要对修井机井架结构进行研究。本文利用有限元软件分析了JJ80-29W桅型石油修井机井架结构特性。首先,应用有限元软件ANSYS建立井架有限元几何模型,以材料力学及有限元理论为基础,对桅型石油修井机井架最大钩载800k N工况下进行强度分析,根据美国API安全标准系数1.67,井架应力值超过许用应力值,井架最大应力主要发生于井架顶部缩口处及井架大腿底端,采用现有杆件对井架薄弱位置进行结构改进,直至井架安全系数提高为1.69,结构改进后强度约提高了42%,并且计算得出井架不同大钩载荷工况下应力及位移分布规律。其次,利用软件ANSYS对井架进行模态分析,得出井架的前8阶固有频率及振型,分析结果表明井架属于大型低频振动结构,并且不会与外界发生共振现象;对修井机转盘及绞车等旋转系统转速及档位设计提出建议;研究得出井架左右方向刚度大于其前后方向刚度及井架各阶模态与各个方向最大位移关系。最后借助ANSYS软件对井架进行单一杆件及井架整体稳定性分析,分析表明井架局部稳定性足够;当井架不考虑自重时,对其整体稳定性分析得出临界载荷值为7849.50k N,井架临界载荷值远大于最大钩载,表明井架不会发生失稳现象;井架考虑自重时临界载荷值为7949.11k N,对两种情况进行对比分析可知,井架考虑自重临界载荷值大于不考虑自重临界载荷值;井架自重为88.32k N,表明井架自重对其整体稳定性影响较小。论文研究结果为其它井架设计提供一定的理论指导意义。
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