一種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)。本發(fā)明動力絞車滾筒裝置由滾筒主體和輪轂組成，輪轂上的圓形幅板采用拓撲優(yōu)化的SIMP算法，滾筒兩端幅板的形狀類似輪輻狀。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的有些部分強度遠遠超出設(shè)計要求，造成材料浪費，成本增加，有些對圓形幅板材料去除得過多或者去除部位不當(dāng)，都會造成滾筒強度降低等缺陷。本發(fā)明對輪轂上的圓形幅板采用拓撲優(yōu)化的SIMP算法，在滿足結(jié)構(gòu)強度要求的前提下，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使其重量實現(xiàn)輕量化，輪輻的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀隨著滾筒的工作條件的變化得出與之匹配的形狀和尺寸，使該裝置在滿足工況的條件下，所需材料最少，性價比最高。
【專利說明】
一種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆采設(shè)備機械制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]絞車作為石油鉆機的核心，具有提升鉆具、送鉆等功能。滾筒是絞車傳動系統(tǒng)的終端，承受著天車施加的載荷，所以滾筒的性能直接影響鉆機提升系統(tǒng)的運行效率。
[0003]在本發(fā)明作出之前，滾筒體由滾筒主體和輪轂組成，輪轂上的圓形幅板為平整板，其作用是限制鋼絲繩的軸向位移和安裝剎車裝置。滾筒的最小直徑、滾筒軸直徑和幅板厚度是滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要參數(shù)，通常采用經(jīng)驗公式進行計算。尤其對于幅板厚度的確定，是一項復(fù)雜的工作，求出幅板厚度后，還需要進行應(yīng)力分析，而按此方法設(shè)計的幅板，有些部分強度遠遠超出設(shè)計要求，造成材料浪費，成本增加。部分專家根據(jù)經(jīng)驗采用去除材料的方法減輕幅板的重量，但對圓形幅板材料去除得過多或者去除部位不當(dāng)，都會造成滾筒強度降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計一種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]—種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)，動力絞車滾筒裝置由滾筒主體和輪轂組成，其主要技術(shù)特征在于輪轂上的圓形幅板采用拓撲優(yōu)化的SMP算法，滾筒兩端幅板的形狀類似輪輻狀。
[0007]所述的輪輻狀的幅板結(jié)構(gòu)尺寸及形狀隨著滾筒的工作條件變化得出與之匹配的尺寸及形狀。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于石油鉆機用動力絞車滾筒裝置由滾筒主體和輪轂組成。輪轂上的圓形幅板采用拓撲優(yōu)化的SIMP算法，在滿足結(jié)構(gòu)強度要求的前提下，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使其重量實現(xiàn)輕量化。經(jīng)過SMP算法優(yōu)化后，滾筒兩端幅板的形狀類似輪輻狀，輪輻的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀隨著滾筒的工作條件的變化得出與之匹配的形狀和尺寸。通過改變該滾筒兩端幅板的結(jié)構(gòu)形狀，使該裝置在滿足工況的條件下，所需材料最少，性價比最高。
【附圖說明】
[0009]圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理不意圖。
[0010]圖中各標號表示對應(yīng)的部件名稱如下:
[0011]輪轂1、滾筒主體2、輪輻3、鋼絲繩4。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示:
[0013]絞車滾筒由滾筒主體2和兩邊的輪轂I構(gòu)成，且分別鑄造成型，通過焊接連接在一起，輪轂I上輪輻3即圓形幅板利用Abaqus拓撲優(yōu)化方法進行優(yōu)化。
[0014]本發(fā)明的應(yīng)用過程說明如下:
[0015]鉆機作業(yè)時，當(dāng)絞車達到提載極限，滾筒受到的力為最大快繩拉力。在下鉆過程中，快繩拉力對滾筒壁產(chǎn)生的載荷有彎矩、扭矩以及纏緊的鋼絲繩4對筒壁的外壓力。在下放鉆柱結(jié)束剎車時，滾筒不僅受到鉆柱的拉力，還受到盤剎的最大制動力矩。根據(jù)上述滾筒受力工況，利用Abaqus的拓撲優(yōu)化，可使迭代后零部件體積減少，達到優(yōu)化滾筒的目的。
[0016]該絞車滾筒裝置由于采用了經(jīng)過拓撲優(yōu)化后的滾筒，在滿足滾筒強度要求的前提下，只需改變幅板的結(jié)構(gòu)就能使該絞車滾筒裝置的重量得到減輕。該絞車滾筒裝置能減少生產(chǎn)成本，具著較高的市場價值和經(jīng)濟性。
【主權(quán)項】
1.一種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)，動力絞車滾筒裝置由滾筒主體和輪轂組成，其特征在于輪轂上的圓形幅板采用拓撲優(yōu)化的SMP算法，滾筒兩端幅板的形狀類似輪輻狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆機用動力絞車滾筒輪輻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的輪輻狀的幅板結(jié)構(gòu)尺寸及形狀隨著滾筒的工作條件變化得出與之匹配的尺寸及形狀。
【文檔編號】B66D1/30GK105923560SQ201610478986
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】趙毅紅, 鄭志偉, 黃博文, 陳榮發(fā), 董然, 趙有偉
【申請人】揚州大學(xué)