石油钻机用油井水龙头的结构设计及优化【三维SW】【38张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

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摘要

现代钻机机械属于一套联合机组，深井钻机属于重型机械。我国的石油钻采机械起步较晚，但发展较快，各石油机械零件设计已经发展到了新的高度。水龙头属于钻采机械旋转系统的一部分。水龙头由旋转部分，固定部分，承转部分组成水龙头通过提环挂在大钩上，可随大钩运行而上提下放；下部接方钻杆，连接下井钻具；上部通过鹅颈管与水龙袋相连。由此可见，水龙头是提升、旋转、循环三大工作机组相汇交的“关键”部件。水龙头作为钻采机械中承上启下的关键性组成部分，其质量和工作情况决定着钻机的工作情况。对水龙头的要求也显得要有必要的苛刻性，对其结构的优化和寿命的延长也有很多要求。

根据水龙头所要完成的任务，本毕业设计首先对水龙头做整体结构设计，设计工程中考虑钻井工艺对水龙头的总体要求，满足API相应规范和行业标准要求。根据二维图，进行三维建模后，对提环进行校核，并针对提环这一薄弱环节，运用ANSYS进行应力、应变分析，适当优化，通过ANSYS分析，提环完全符合设计要求。

关键词： 钻采机械  水龙头  ANSYS分析

Abstract

  Modern drill machine belongs to a set of joint sets, deep well drilling machine belong to heavy machinery. The oil drilling machinery in China starts late, but develops fast, the petroleum machinery parts design has developed to a new height. The tap to a part of the drilling machine rotation system. Faucet by rotating part and fixed part, handing down of the faucet by lifting ring hanging on the hook, can lift with hook run down; The lower connect the drill pipe, connect the well drilling tools; The upper by gooseneck connected with hoses bag. Thus, faucet is three big ascension, rotation, cycle unit work concurrent "key components". Faucet as a key part of which forms a connecting link between the preceding and drilling machinery, its quality decides the working condition of drilling rig and work situation. The requirement to the faucet also appears to have the necessary rigour, the optimization of the structure and the extension of life also has a lot of requirements.

Keywords: Drilling machinery，  faucet,  ANSYS analysis

目    录

摘要

Abstract

第一章：绪论1

1.1 本课题研究背景1

1.2石油钻机组成1

1.2.1起升系统2

1.2.2 旋转系统2

1.2.3 循环系统2

1.2.4 动力设备3

1.2.5传动系统3

1.2.6 控制系统3

1.2.7 井架和底座3

1.2.8 辅助设备4

1.3国内外发展状况4

1.3.1 国外发展趋势4

1.3.2国内的发展5

1.4石油钻机用水龙头功能简介5

1.4.1水龙头的组成5

1.4.2水龙头的功用5

1.4.3对水龙头的要求6

1.5课题研究的主要内容6

第二章：三维建模7

2.1SolidWorks软件简介7

2.2零件的三维造型7

2.2.1 提环的三维造型8

2.2.2鹅颈管三维造型16

2.2.3零部件建模及装配图25

2.3 本章小结31

第三章 水龙头零部件校核32

3.1主轴承预期使用寿命校核32

3.1.1 对主轴承时间寿命计算式的分析32

3.1.2 主轴承预期使用寿命计算33

3.1.3 主轴承寿命校核35

3.2 壳体校核37

3.3 提环销校核38

3.4本章小结38

第四章 有限元分析39

4.1 有限元分析软件简介39

4.2 提环的有限元分析39

4.2.1 创建提环分析40

4.2.2 划分提环网格41

4.2.3 计算接触块尺寸和载荷41

4.2.4 施加约束和载荷43

4.2.5 分析结果46

4.2.6 优化提环47

4.3本章小结50

第五章 总结和展望51

5.1 总结51

5.2 展望51

致谢

参考文献

第一章：绪论

1.1 本课题研究背景

 我国钻采机械行业和其他传统机械行业一样，起步较晚。虽然发展较快，但是总体仍未达到国际先进水平。国内对机械零件优化80%以上仍然局限于简单的机械零部件。而今石油钻采机械优化设计已经不再是简单的零部件优化，而是复杂的零部件或者整机甚至组合产品系列化的优化。石油化工机械设备正在朝着机械设计更高的水平发展，我国的科研工作者也正在抓住这跨越式发展的机遇，让我国的钻采机械设计达到崭新的高度。