一种偏心非等厚肋筋板组合的绳轮增强方案及死绳固定器制造技术

本发明专利技术属于石油钻机和修井机技术领域，公开了一种偏心非等厚肋板和筋板组的绳轮增强方法及死绳固定器，包括绳轮、传感器支臂、绳卡支臂和轮芯，绳轮的中心设置有轮芯，绳轮的轴孔偏心距为0

【技术实现步骤摘要】
一种偏心非等厚肋筋板组合的绳轮增强方案及死绳固定器


[0001]本专利技术属于石油钻机和修井机
，尤其涉及一种偏心非等厚肋板和筋板组的绳轮增强方法及死绳固定器。

技术介绍

[0002]石油钻井指重表是钻井和修井必配的仪表之一，用于指示和记录钻井和修井过程中钻具的悬重和钻压变化的仪器，为司钻掌握钻机在钻井时的工作参数及判断钻具的工作状态提供技术参数，是属于国家依法管理的强制性计量器具，是石油天然气钻探过程中监测井下压力波动、钻头卡钻等异常状况唯一的监测手段，对钻井工程的质量控制和安全生产有着极为重要的作用。死绳固定器作为指重表一次仪表的重要组成部分，直接影响二次仪表的使用，对开展高效的钻井工作尤为重要。现有死绳固定器主要由绳轮﹑底座﹑传感器、轮芯、绳卡和其他辅助件组成，由于死绳固定器的底座和绳轮形状比较复杂，所以目前大多数生产厂家使用整体铸造的方法对其进行加工制造，由于在铸造过程中铸造缺陷的控制以及检测存在一定的问题，铸件会存在不同程度的缺陷，因而会导致死绳固定器的安全系数下降，以及产品检测成本增加和产品的合格率下降。在实际的工况中，死绳固定器的受力情况比较复杂，因此研究死绳固定器的力学性能对进行高效钻井工作非常重要，运用ANSYS Workbench有限元分析软件，对现有的JZG41型死绳固定器的绳轮进行静力学分析，计算得出最大等效应力值为351MPa,明显大于材料Q345E的屈服强度345MPa，不满足材料的强度要求。
[0003]因此需要利用材料力学和有限元分析方法，找出JZG41型死绳固定器中偏心距、绳轮肋板、筋板参数对绳轮结构力学性能的影响，改变绳轮的结构参数，确定一组最优的参数，降低JZG41型死绳固定器的工作载荷，从而保证JZG41型死绳固定器具有满足材料屈服强度的强度储备。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种偏心非等厚肋板和筋板组的绳轮增强方法及死绳固定器，利用有限元分析的方法，找出JZG41死绳固定器中绳轮轴孔偏心距、绳轮肋板、筋板参数对绳轮结构力学性能的影响，解决JZG41型死绳固定器现有的安全系数下降等问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种偏心非等厚肋板和筋板组的死绳固定器，包括绳轮、传感器支臂、绳卡支臂和轮芯：
[0007]绳轮的中心设置有轮芯，绳轮的轴孔偏心距为0
‑
40mm；
[0008]轮芯的圆周面设置有筋板，筋板的厚度为40
‑
50mm；
[0009]筋板和绳轮的内壁通过多个肋板固定连接，多个肋板均匀设置于筋板的圆周面，肋板的厚度为55
‑
75mm；
[0010]死绳固定器采用Q345E钢铸成。
[0011]进一步地，绳轮的轴孔偏心距为40,筋板的厚度为50，肋板的厚度为55mm。
[0012]进一步地，死绳固定器的安全系数不小于1.2。
[0013]另一方面，本专利技术还公开了一种偏心非等厚肋板和筋板组的绳轮增强方法，包括：
[0014]利用有限元分析方法，分析死绳固定器中绳轮轴孔偏心距、肋板、筋板参数对绳轮结构力学性能的影响，得到死绳固定器的等效应力最小值对应的绳轮轴孔偏心距、肋板、筋板优化参数；
[0015]通过选取优化参数的附近值进行正交试验，得到优化参数的优选值本专利技术的技术效果和优点：
[0016]本专利技术利用有限元分析的方法，对原有的JZG41型死绳固定器绳轮偏心距、绳轮肋板和绳轮筋板结构参数进行优选，确定一组最佳的结构参数，有效地降低了JZG41型死绳固定器的工作载荷，以保证该JZG41型死绳固定器具有充足的强度储备；
[0017]本专利技术能够有效地解决死绳固定器安全系数下降的问题，并提高其力学性能。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0019]图1为本专利技术死绳固定器的结构示意图；
[0020]图2为一种死绳固定器的增强方法流程图。
[0021]附图标记：1绳轮；2绳卡支臂；3传感器支臂；4轮芯；5肋板；6筋板。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]图1是本专利技术死绳固定器的结构示意图，如图1所示，本专利技术提供了一种偏心非等厚肋板和筋板组的死绳固定器，包括绳轮1、传感器支臂3、绳卡支臂2和轮芯4，绳轮1的中心设置有轮芯4，绳轮1的轴孔偏心距为0
‑
40mm；轮芯4的圆周面设置有筋板6，筋板6的厚度为40
‑
50mm；筋板6和绳轮1的内壁通过多个肋板5固定连接，多个肋板5均匀设置于筋板6的圆周面，肋板5的厚度为55
‑
75mm；死绳固定器采用Q345E钢铸成。
[0024]优选地，绳轮1的轴孔偏心距为20mm；筋板6的厚度为45mm；肋板5的厚度为65mm。
[0025]另一方面，图2为本专利技术一种偏心非等厚肋板和筋板组的绳轮增强方法的流程图，如图2所示，本专利技术公开了一种偏心非等厚肋板和筋板组的绳轮增强方法，包括：利用有限元分析方法，分析死绳固定器中绳轮1轴孔偏心距、肋板5、筋板6参数对绳轮结构力学性能的影响，得到死绳固定器的等效应力最小值对应的绳轮1轴孔偏心距、肋板5、筋板6的优化参数；通过选取优化参数的附近值进行正交试验，得到优化参数的优选值。
[0026]实施例
[0027]本实施例运用ANSYS Workbench有限元分析软件，对现有的JZG41型死绳固定器的绳轮1进行静力学分析，计算得出最大等效应力值为351MPa,明显大于材料Q345E的屈服强度345MPa，不满足材料的强度要求，需要对绳轮1的结构进行增强或者改变结构参数。
[0028]通过对现有的JZG41型死绳固定器支臂总成焊接件进行有限元计算，得到死绳固定器绳轮1的应力与变形分布云图。
[0029]在绳轮肋板5厚度与筋板6厚度保持初始值不变的条件下，死绳固定器的最大应力值随着偏心距的增大，呈现先减小后增大的趋势，不同绳轮1偏心距下绳轮1的最大应力值、最大变形量如表1所示：
[0030]表1
[0031][0032]从表1可以看出，绳轮1偏心距的改变对提高死绳固定器力学性能均有显著影响，在选定绳轮1偏心距中，死绳固定器绳轮1的最大应力值随着偏心距的增大，呈现先减小后增大的趋势，最大应力值分别为222.42MPa、214.53MPa、254.29MPa、258.07MP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏心非等厚肋板和筋板组的死绳固定器，包括绳轮(1)、传感器支臂(3)、绳卡支臂(2)和轮芯(4)，其特征在于：所述绳轮(1)的中心设置有轮芯(4)，所述绳轮(1)的轴孔偏心距为0
‑
40mm；所述轮芯(4)的圆周面设置有筋板(6)，所述筋板(6)的厚度为40
‑
50mm；所述筋板(6)和绳轮(1)的内壁通过多个肋板(5)固定连接，多个所述肋板(5)均匀设置于所述筋板(6)的圆周面，所述肋板(5)的厚度为55
‑
75mm；所述死绳固定器采用Q345E钢铸成。2.根据权利要求1所述的一种偏心非等厚肋板和...

【专利技术属性】
技术研发人员：易先中，秦赛博，易军，刘航铭，贺育贤，刁斌斌，柯扬船，王宴滨，张仁帆，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：