防喷修井设备专用运输车上装结构设计与研究

摘要

防喷修井技术是油田在修井过程中利用防喷修井设备向井内注入空气从而达到油田作业压力要求的新型修井技术。防喷修井技术的推广和使用，避免了传统方式在油田二次修井过程中所造成的资源浪费和环境污染，但防喷修井设备结构复杂，体积庞大，导致运输、拆装过程繁琐，油田修井成本费用提高，生产效率低下，在恶劣的井场环境下，拆装及运输过程中存在较大安全隐患。针对目前防喷修井设备安装和运输时存在的问题，本文在现有底盘车的基础上进行防喷修井设备专用运输车上装结构的设计与研究，通过对防喷修井设备专用运输车上装结构进行建模、仿真和分析,完成各项研究内容，具体工作如下：
　　首先，根据防喷修井设备目前运输及安装方式，结合专用汽车的设计要求和国家标准、改装原则，进行了防喷修井设备专用运输车上装结构的总体设计，并设计了一种举升机构，翻转架及其柔性悬挂装置，解决了防喷修井设备运输和安装难题。
　　其次，通过对防喷修井设备专用运输车整车进行参数化建模，分析其装配性能及干涉情况，实现对上装结构的虚拟装配。建立举升机构数学模型，对翻转过程中受力进行分析并对举升机构进行运动学和力学分析。对防喷修井设备专用运输车添加约束、载荷、驱动等进行运动学仿真分析得出背载和卸载过程中液压缸的受力曲线,验证了上装结构的合理性和专用运输车的稳定性，保证了翻转机构工作过程中的安全可靠性，为防喷修井设备专用运输车上装结构的有限元仿真分析及优化设计提供基础。
　　最后，为保证承受较大载荷下上装结构的可靠性，需要对上装结构关键零部件进行有限元分析。通过建立有限元仿真模型，对关键零部件进行有限元分析，得出其应力应变与位移图解。为了避免上装结构在工作频率附近发生共振现象，对其关键零部件进行模态分析。由于国标对尺寸、内部空间和重量的限制，基于轻量化设计思想对防喷修井设备专用运输车上装结构关键部件进行优化设计，得到优化后的副车架较之前的结构质量减轻20％，能够达到总体设计要求。
　　设计开发的防喷修井设备专用运输车上装结构的强度符合要求,背、卸载流程设计合理,防喷修井设备专用运输车的整车稳定性良好,解决了防喷修井设备在运输、环境、安全等各方面难题，也为相关设计提供参考。

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第一章 绪 论

1.1 选题来源及背景

1.2 防喷修井设备专用运输车简介

1.3国内外研究现状

1.4 论文的研究目的和价值

1.5 论文主要研究内容

第二章 防喷修井设备专用运输车总体设计

2.1 设计原则与指标

2.2 二类底盘的选型

2.3 防喷修井设备专用运输车的总体参数

2.4 举升机构形式的选择

2.5 不同位置举升方案的对比与选择

2.6 防喷修井设备专用运输车运动方案

2.7 本章小结

第三章 防喷修井设备专用运输车上装结构设计与分析

3.1 副车架结构设计

3.2 翻转架总成的结构设计

3.3 尾部铰接的结构设计

3.4 举升机构设计及分析

3.5 液压系统控制原理及液压缸的选型

3.6 防喷修井设备专用运输车三维模型的建立

3.7 本章小结

第四章 防喷修井设备专用运输车动力学分析

4.1 虚拟样机简介

4.2 防喷修井设备专用运输车动力学模型的建立

4.3 防喷修井设备专用运输车动力学仿真分析

4.4 本章小结

第五章 防喷修井设备专用运输车上装结构关键零部件有限元分析及优化

5.1 有限元法简介

5.2上装结构关键零部件有限元分析

5.3 上装结构关键零部件模态分析

5.4 上装结构关键零部件拓扑优化设计

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 论文创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果