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测井车滚筒的强度分析及结构设计

发布于:2016-04-29 17:13
强度分析

      在油气田勘探、开发、钻采过程中,需要对油、气井进行测井,以了解地层的含油气情况,作为地质人员进行地质分析的依据。测井车是陆地测井的重要设备,主要用于完成测取地质参数和绘制测井曲线的工作。
      滚筒是测井车的核心受力装置,恺装电缆缠绕在滚筒上,电缆通过滚筒的正转、反转带动下井仪器在油(气)井内上提、下放,从而实现测井作业过程。因此,滚筒的结构强度成为测井车的关键因素,研究以5500 m测井车滚筒的断裂故障为例,重点对滚筒的疲劳进行强度分析,从结构、热处理、使用工况方面,开展滚筒的疲劳断裂的相关研究。
      测井车滚筒在测井时受力情况非常复杂,为便于分析,可以把绞车滚筒受力情况简化为承受以下三种外力。

  1. 滚筒缠满电缆后所受的静止载荷,其大小为滚筒本身重力和均匀作用在滚筒身上的电缆重力之和。

  2. 电缆在滚筒上多层绕卷时,由于从一层过渡到另一层的楔形作用,各层电缆都对侧板作用一个轴向压力,该轴向压力对滚筒产生三种作用力:对滚筒筒身端部引起的拉应力,对侧板部位引起的局部弯曲应力,该弯曲应力主要集中在侧板与筒身连接部位,以及对侧板外边缘作用引起的形变。

      c. 行星减速器输出驱动转矩,该转矩使滚筒筒身产生扭转变形.  该故障5500 m测井车滚筒的结构及断裂位置如图所示。经分析,引起滚筒断裂的外力是电缆楔形作用对滚筒侧板产生的轴向推力。测井车滚筒处于上提工作状态时,滚筒所受的扭矩为M, Tk为液压马达最大排量时的当量扭矩,P为液压系统的压力差MPa; I为减速器的速比,滚筒最外层电缆拉力S为:S=M/R,式中,R为与最外层电缆对应的滚筒半径,测井车中,主要采用液压传动系统,由液压马达驱动减速器,减速器带动滚筒旋转,滚筒的提升能力与液压系统的压力。由以上的分析计算可以看出,在滚筒的极限载荷情况下,筒身受拉是安全的,但侧板受挤压是不安全的,在达到测井车设计的滚筒最大提升值时,滚筒侧板与筒身连接处的疲劳安全系数相对很低,与实际使用现场故障产生的实际情况相吻合。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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