地质出版社有限公司 中国地质科学院勘探技术研究所主办
高级检索

单机械手夹持状态下钻杆运移平稳性分析

,  ,  ,  , 

文章导航 > 钻探工程 > 2022 > 49(3): 76-82

上一篇

下一篇

李昊轩, 王清岩, 金赠伍, 李苓豪, 郭乃铭. 2022. 单机械手夹持状态下钻杆运移平稳性分析. 钻探工程, 49(3): 76-82. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.010
引用本文: 李昊轩, 王清岩, 金赠伍, 李苓豪, 郭乃铭. 2022. 单机械手夹持状态下钻杆运移平稳性分析. 钻探工程, 49(3): 76-82. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.010
shu
LI Haoxuan, WANG Qingyan, JIN Zengwu, LI Linghao and GUO Naiming, . 2022. Analysis of smooth movement of drill pipes clamped with a single manipulator. DRILLING ENGINEERING, 49(3): 76-82. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.010
Citation: LI Haoxuan, WANG Qingyan, JIN Zengwu, LI Linghao and GUO Naiming, . 2022. Analysis of smooth movement of drill pipes clamped with a single manipulator. DRILLING ENGINEERING, 49(3): 76-82. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.010
shu

单机械手夹持状态下钻杆运移平稳性分析

  • 1.吉林大学建设工程学院，吉林 长春 130026;

  • 2.复杂条件钻采技术自然资源部重点实验室（吉林大学），吉林 长春 130026

  • 基金项目:

    国家深部探测技术与实验研究专项之“深部大陆科学钻探装备研制”（编号：SinoProbe-09-05）

详细信息
    作者简介: 李昊轩，男，汉族，1997年生，地质工程专业，硕士，从事钻探机具及材料的研究，吉林省长春市西民主大街938号，597214819@qq.com。
    通讯作者: 王清岩，男，汉族，1970年生，教授，地质工程专业，主要研究方向为钻探装备及自动化机具，吉林省长春市西民主大街938号，sinoprobe0905@126.com。

  • 中图分类号: P634

Analysis of smooth movement of drill pipes clamped with a single manipulator

  • 1.College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun Jilin 130026, China;

  • 2.Key Laboratory of Complicated Conditions Drilling Technology (Jilin University), Ministry of Land and Resources, Changchun Jilin 130026, China

More Information

    摘要
  • 本文主要针对一种新型的可以保留钻杆旋转自由度的机械手，研究其运移钻杆时的稳定性和安全性是否满足要求。该机械手通过蓄能器提高了停泵保压效果，通过滚轮结构保留了钻杆的旋转自由度。本文建立了机械手的多体动力学模型及配套的液压控制回路，并进行机-液联合仿真分析。在分别改变钻杆直径和液压回路压力的条件下，观察机械手夹紧效果。通过仿真得到了钻杆的夹紧力变化曲线及钻杆重心位置变化曲线，确定了液压系统的许用压力范围，并验证了单机械手夹持状态下钻杆运移平稳性满足要求。
    This paper studies a new type of manipulator that can retain the freedom of rotation of the drill pipe in terms of its stability and safety in movement of the drill pipe. The manipulator improves the pressure-keeping retention effect through the accumulator during pump shut-off， and retains the rotational freedom of the drill pipe through the roller structure. In this paper， the multibody dynamic model of the manipulator and the supporting hydraulic control circuit are established， and the mechanic-hydraulic co-simulation is performed. Under the condition of changing the drill pipe diameter and the hydraulic circuit stress respectively， the clamping effect of the manipulator was observed. Through simulation， the clamping force change curve and the gravity position change curve of the drill pipe are obtained， the allowable pressure range of the hydraulic system is determined， and the movement smoothness of the drill pipe clamped with the single manipulator is verified to meet the requirements.
    • HTML全文
  • 加载中
    • 参考文献(26)
  • [1]

    栾苏，梁春平，于兴军，等.现代先进技术在石油钻机中的应用及展望［J］.石油机械，2014，42（11）：1-5.

    LUAN Su， LIANG Chunping， YU Xingjun， et al. Application and prospects of advanced technologies on the drilling rig［J］. China Petroleum Machinery， 2014，42（11）：1-5.

    [2]

    [2] 王进全.关于我国石油钻机技术的现状及其研发思考［J］.石油机械，2006，34（1）：7-10，83.

    WANG Jinquan. Current situation of China’s oil drilling rig technology and consideration of its research and development［J］. China Petroleum Machinery， 2006，34（1）：7-10，83.

    [3]

    [3] Breyholtz， Øyvind， Nikolaou， et al. Drilling automation： Presenting a framework for automated operations［J］. SPE Drilling & Completion， 2012，27（1）：118-126.

    [4]

    [4] 张金昌，刘凡柏，黄洪波，等.5000米智能地质钻探技术与装备研发［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（4）：1-8.

    ZHANG Jinchang， LIU Fanbai， HUANG Hongbo， et al. Research and development of 5000m intelligent geological drilling technology and equipment［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2020，47（4）：1-8.

    [5]

    [5] 孙军盈，宋志亮，臧臣坤，等.5000m智能地质岩心钻机集成控制系统设计［J］.地质装备，2021，22（6）：3-8，18.

    SUN Junying， SONG Zhiliang， ZANG Chenkun， et al. Design of integrated control system for 5000m intelligent geological core drill［J］. Equipment for Geotechnical Engineering， 2021，22（6）：3-8，18.

    [6]

    [6] 张满.岩心钻探钻杆自动移摆机械手设计与试验研究［D］.北京：中国地质大学（北京），2020.ZHANG Man. Design and experimental research on the automatic swinging manipulator of drill pipe in core drilling［D］. Beijing： China University of Geosciences， 2020.

    [7]

    [7] 周正.动力头钻机夹持拧卸系统设计与优化研究［D］.北京：中国地质大学（北京），2019.ZHOU Zheng. Study on the design and optimization of power head［D］. Beijing： China University of Geosciences， 2019.

    [8]

    [8] 李波，朱文林，肖昌.多功能液压拧管机的设计［J］.机械设计与制造，2011（6）：14-16.

    LI Bo， ZHU Wenlin， XIAO Chang. Design of multi-function hydraulic pipe screwing machine［J］. Machinery Desig＆Manufacture， 2011（6）：14-16.

    [9]

    [9] 许东京，戴真真，王永辉，等.多功能钻机夹持器的设计与优化［J］.现代制造技术与装备，2021，57（2）：72-73.

    XU Dongjing， DAI Zhenzhen， WANG Yonghui， et al. Design and optimization of clamp holder for multifunction drilling rig［J］. Modern Manufacturing Technology and Equipment， 2021，57（2）：72-73.

    [10]

    [10] 薛倩冰，张金昌.智能化自动化钻探技术与装备发展概述［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（4）：9-14.

    XUE Qianbing， ZHANG Jinchang. Advances in intelligent automatic drilling technologies and equipment［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2020，47（4）：9-14.

    [11]

    [11] 孙明光，彭军生.国内外石油钻井装备的发展现状［J］.石油钻探技术，2008，36（6）：86-91.

    SUN Mingguang， PENG Junsheng. Development of petroleum drilling equipment at home and abroad［J］. Petroleum Drilling Techniques， 2008，36（6）：86-91.

    [12]

    [12] Hansen M. D.，Abrahamsen Egill. Improving safety performance through rig mechanization［C］//Amsterdam， The Netherlands： SPE/IADC Drilling Conference， 2001.

    [13]

    [13] 李中峰.地质勘查钻探技术应用及发展［J］.中国井矿盐，2021，52（1）：31-32，36.

    LI Zhongfeng. Application and development of geological exploration and drilling technology［J］. China Well and Rock Salt， 2021，52（1）：31-32，36.

    [14]

    [14] 焦伟刚，祝克强，胡颖，等.修井机台面扶管机械手虚拟样机设计［J］.石油矿场机械，2017，46（2）：35-38.

    JIAO Weigang， ZHU Keqiang， HU Ying， et al. Racking platform pipe-handling robot virtual prototype design［J］. Oil Field Equipment， 2017，46（2）：35-38.

    [15]

    [15] 陈根龙，张金昌，刘凡柏，等.3500m钻机移摆管设计及动力学仿真研究［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2014，41（4）：56-60.

    CHEN Genlong， ZHANG Jinchang， LIU Fanbai， et al. Design of pipe racking for 3500m hydraulic core drill rig and the dynamic simulation analysis［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2014，41（4）：56-60.

    [16]

    [16] 高建龙.岩心钻机摆排管机的夹持机械手设计分析与实验［D］.长春：吉林大学，2018.GAO Jianlong. Design and analysis of the holding manipulator for the pipe racking system of the core drill［D］. Changchun： Jilin University， 2018.

    [17]

    [17] Yan Jie Li， Tian Yu Cui， Ji Hai Jiang， et al. The principle of a novel load sensing hydraulic system and design of the electronic control system［J］. Applied Mechanics and Materials， 2012，2049（233-233）：119-122.

    [18]

    [18] Cong Mei Wei， Jin Yi Lian， Jing Jie Li. The modeling analysis and dynamics simulation of load-sensing hydraulic systems［J］. Advanced Materials Research， 2011，1380（317-319）：307-313.

    [19]

    [19] Zhang J， Zhang T， Cheng L， et al. Dynamic simulation research based on AMESim load-sensing pump［J］. Applied Mechanics and Materials， 2014，3634（687-691）：159-200.

    [20]

    [20] Sun H， Tao J， Qin C， et al. Dynamics modeling and bifurcation analysis for valve-controlled hydraulic cylinder system containing counterbalance valves［J］. Journal of Vibration Engineering & Technologies， 2021，9（7）：1-17.

    [21]

    [21] 徐龙飞.液压缸静压支承密封及其低摩擦特性研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨理工大学，2020.XU Longfei. Research on static pressure bearing seal of hydraulic cylinder and its low friction characteristics［D］. Harbin： Harbin University of Science and Technology，2020.

    [22]

    [22] 薛旭飞，谷立臣，程冬宏，等.液压缸密封圈磨损量与内泄漏量的映射关系研究［J］.液压与气动，2020（12）：30-36.

    XUE Xufei， GU Lichen， CHENG Donghong， et al. The mapping between seal wear and internal leakage in hydraulic cylinders［J］. Chinese Hydraulics & Pneumatics， 2020（12）：30-36.

    [23]

    [23] Li B， Guo S， Mao X， et al. Characteristic analysis and experiment of a dynamic flow balance valve［J］. IOP Conference Series： Earth and Environmental Science，2017，100（1）：107.

    [24]

    [24] Liu Yiou. Modeling and analysis of the pressure shock characteristics of a load-sensitive hydraulic system jointly controlled by pump and valve［J］. IOP Conference Series： Earth and Environmental Science， 2021，631（1）：81.

    [25]

    [25] Yan Lei Luo， Xiu Ying Peng， Chao Zeng. Research on the dynamic characteristics of pressure compensation valve in load sensing multi-way valve［J］. Advanced Materials Research， 2013，2200（631-632）：852-857.

    [26]

    [26] 李海斌，陈奎生，罗洁.机械手夹持机构运动与控制的联合仿真［J］.武汉科技大学学报，2015，38（1）：46-49.

    LI Haibin， CHEN Kuisheng， LUO Jie. Co-simulation of the motion and control for manipulator clamping mechanism［J］. Journal of Wuhan University of Science and Technology， 2015，38（1）：46-49.

    • 相关文章
  • 施引文献
  • 资源附件(0)
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  869
  • PDF下载数:  106
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2022-03-07
修回日期:  2022-03-31

目录

    版权所有：中国地质调查局发展研究中心 copyright @2020
    返回