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车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化

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杜垚森, 和国磊, 冯起赠, 赵远, 师敏, 宋志彬, 朱芝同, 刘晓林, 许本冲, 秦如雷, 马汉臣, 伍晓龙, 高鹏举, 汤小仁, 王晓赛. 2022. 车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化. 钻探工程, 49(3): 70-75. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.009
引用本文: 杜垚森, 和国磊, 冯起赠, 赵远, 师敏, 宋志彬, 朱芝同, 刘晓林, 许本冲, 秦如雷, 马汉臣, 伍晓龙, 高鹏举, 汤小仁, 王晓赛. 2022. 车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化. 钻探工程, 49(3): 70-75. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.009
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DU Yaosen, HE Guolei, FENG Qizeng, ZHAO Yuan, SHI Min, SONG Zhibin, ZHU Zhitong, LIU Xiaolin, XU Benchong, QIN Rulei, MA Hanchen, WU Xiaolong, GAO Pengju, TANG Xiaoren and WANG Xiaosai, . 2022. Modal analysis and topology optimization of the mast of truck-mounted all-hydraulic rig. DRILLING ENGINEERING, 49(3): 70-75. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.009
Citation: DU Yaosen, HE Guolei, FENG Qizeng, ZHAO Yuan, SHI Min, SONG Zhibin, ZHU Zhitong, LIU Xiaolin, XU Benchong, QIN Rulei, MA Hanchen, WU Xiaolong, GAO Pengju, TANG Xiaoren and WANG Xiaosai, . 2022. Modal analysis and topology optimization of the mast of truck-mounted all-hydraulic rig. DRILLING ENGINEERING, 49(3): 70-75. doi: 10.12143/j.ztgc.2022.03.009
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车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化

  • 1.中国地质科学院勘探技术研究所，河北 廊坊 065000;

  • 2.廊坊职业技术学院，河北 廊坊 065000;

  • 3.中国地质大学（北京），北京 100083

  • 基金项目:

    中国地质调查局地质调查项目“智能化深部钻探技术升级与应用示范”（编号：20211421）

详细信息
    作者简介: 杜垚森，男，汉族，1986年生，工程师，机械工程专业，长期从事地质机械设计研发和钻井技术研究工作，河北省廊坊市金光道77号，yaosendu@126.com。
    通讯作者: 赵远，男，汉族，1989年生，工程师，电气工程及其自动化专业，长期从事项目管理工作，河北省廊坊市金光道77号，3064597416@qq.com。

  • 中图分类号: P634.3

Modal analysis and topology optimization of the mast of truck-mounted all-hydraulic rig

  • 1.Institute of Exploration Techniques, CAGS, Langfang Hebei 065000, China;

  • 2.Langfang Polytechnic Institute, Langfang Hebei 065000, China;

  • 3.China University of Geosciences, Beijing 100083, China

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    摘要
  • 车装全液压钻机具有自动化程度高、工艺适用范围广、机动性好及施工效率高等优点，因此被广泛应用于煤层气抽采井、水井等钻井施工。桅杆作为钻机的重要构件，支撑着动力头的回转钻进工作，桅杆工作振动的稳定性对钻机工作的可靠性具有十分重要的影响。通过对桅杆进行模态分析，明确了桅杆的固有频率和模态振型，结果表明桅杆可能发生共振现象；通过对桅杆进行拓扑优化分析，并且根据桅杆的实际功能，得到优化模型，静力分析和模态分析结果均表明优化效果显著，满足结构强度要求且避免了共振的发生。桅杆的有限元分析，为桅杆的结构设计提供了理论支撑，同时提供了一种现代机械结构设计方法，具有一定的参考意义。
    With the advantages of high automation， wide drilling adaptability， good mobility and high drilling efficiency， truck-mounted hydraulic drilling rig is widely used in coal bed methane extraction wells， water wells and so on. As an important component of the drilling rig， the mast supports the power head for rotary drilling. The vibrational stability of the mast has very important influence on the reliability of the drilling rig. Through modal analysis， the natural frequency and the modal amplitude of the mast are determined， and the results show that the resonant phenomenon may occur. Through the topological optimization analysis of the mast and according to the actual functions of the mast， the optimal model is obtained. The static structural analysis and the modal analysis results show that the optimization effect is remarkable， which meets the structural strength requirements and avoids the occurrence of resonance. The finite element analysis of the mast provides theoretical support for the structure design of the mast， and provides a modern mechanical structure design method.
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    • 参考文献(17)
  • [1]

    黄印国.车载煤层气钻机设计及专用动力水龙头研究［D］.长春：吉林大学，2014.HUANG Yinguo. Design of vehicle CBM drilling rigs and research on special power swivel［D］. Changchun： Jilin University， 2014.

    [2]

    [2] 冯起赠，宋志彬，和国磊.SDC-1000车装全液压钻机在煤层气施工中的应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2009，36（S1）：65-67.

    FENG Qizeng， SONG Zhibin， HE Guolei. Application of SDC-1000 mobile hydraulic drilling rig in coalbed gas exploration［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2009，36（S1）：65-67.

    [3]

    [3] 冯起赠，秦如雷，许本冲，等.全液压车装钻机在集束式潜孔锤反井施工中的应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2014，41（6）：23-26.

    FENG Qizeng， QIN Rulei， XU Benchong， et al. Application of all hydraulic truck-mounted drilling rig in cluster DTH inverse well construction［J］. Exploration Engineering （Rock & Soil Drilling and Tunneling）， 2014，41（6）：23-26.

    [4]

    [4] 曹东风.宝峨RB50型车载钻机施工工艺探讨［J］.中国煤炭地质，2009，21（7）：69-85.

    CAO Dongfeng. Probe into Bauer RB50 truck-mounted drilling rig operational techniques［J］. Coal Geology of China， 2009，21（7）：69-85.

    [5]

    [5] 王俊杰.浅析宝峨RB50车载钻机在水井开发中的应用［J］.华北国土资源，2016（2）：117-118.

    WANG Junjie. Brief analysis on the application of Bauer RB50 truck-mounted rig in water well development［J］. Huabei Land and Resources， 2016（2）：117-118.

    [6]

    [6] 高宏亮.车载钻机在地质勘探工程中的应用［J］.地质装备，2009（4）：37-40.

    GAO Hongliang. Application of truck-mounted rig in geological exploration engineering［J］. Equipemnt for Geotechnical Engineering， 2009（4）：37-40.

    [7]

    [7] 王思坦，杨义勇，李建华，等.基于ANSYS Workbench的岩心钻机桅杆模态分析方法［J］.地质装备，2012，13（6）：14-16.

    WANG Sitan， YANG Yiyong， LI Jianhua， et al. Modal analysis method of mast for core rig based on ANSYS workbench［J］. Equipment for Geotechnical Engineering， 2012，13（6）：14-16.

    [8]

    [8] 杜垚森，师敏，赵远，等.SDC-2500型煤层气车载钻机桅杆支架的模态分析［J］.钻探工程，2022，49（2）：51-57.

    DU Yaosen， SHI Min， ZHAO Yuan， et al. Modal analysis of the mast support frame of SDC-2500 coal bed methane truck-mounted rig［J］. Drilling Engineering， 2022，49（2）：51-57.

    [9]

    [9] 贺明辉.基于ANSYS的旋挖钻机桅杆疲劳分析［D］.西安：西安建筑科技大学，2017.HE Minghui. Fatigue analysis for the mast of rotary drilling rig based on ANSYS［D］. Xi’an： Xi’an University of Architecture and Technology， 2017.

    [10]

    [10] 王林军，王锬，杜义贤，等.基于ANSYS-Workbench的液压机机架模态分析及拓扑优化［J］.煤矿机械，2019，40（3）：79-83.

    WANG Linjun， WANG Tan， DU Yixian， et al. Modal analysis and topology optimization of hydraulic press rack based on ANSYS-Workbench［J］. Coal Mine Machinery， 2019，40（3）：79-83.

    [11]

    [11] 杜垚森，周琴，师敏，等.车装全液压钻机伸缩桅杆的结构强度分析［J］.煤矿机械，2021，42（11）：95-98.

    DU Yaosen， ZHOU Qin， SHI Min， et al. Structure strength analysis on telescopic mast of truck-mounted hydraulic rig［J］. Coal Mine Machinery， 2021，42（11）：95-98.

    [12]

    [12] 伍晓龙，刘凡柏.4000 m岩心钻机桅杆结构设计与有限元分析［J］.钻探工程，2021，48（1）：88-94.

    WU Xiaolong， LIU Fanbai. Structural design and finite element analysis of mast of 4000 meter core drilling rig［J］. Drilling Engineering， 2021，48（1）：88-94.

    [13]

    [13] Allaire G，Jouve F，Toader A M. A level-set method for shape optimization［J］. Comptes Rendus Mathematique， 2002，334（12）：1125-1130.

    [14]

    [14] Su R Y，Gui L G，Fan Z J. Topology and sizing optimization of truss structures using adaptive genetic algorithm with node matrix encoding［C］//Tianjin： 2009.

    [15]

    [15] 李家春，胡捷，李宏涛，等.大型矿井提升机卷筒结构拓扑优化研究［J］.煤炭技术，2017，36（3）：231-234.

    LI Jiachun， HU Jie， LI Hongtao， et al. Research on topology optimization of large mine hoist drum structure［J］. Coal Technology， 2017，36（3）：231-234.

    [16]

    [16] 陈忠山，乔红兵，张浩，等.CMM2-20型液压钻车钻架静力学分析［J］.煤炭技术，2021，40（2）：176-179.

    CHEN Zhongshan， QIAO Hongbing， ZHANG Hao， et al. Static analysis of CMM2-20 type full hydraulic drilling rig［J］. Coal Technology， 2021，40（2）：176-179.

    [17]

    [17] 许翠华.煤层气车载钻机桅杆设计及分析［J］.能源与环保，2017，30（12）：84-87.

    XU Cuihua. Analysis and design on CBM mobile drilling rig’s mast［J］. China Energy and Environmental Protection， 2017，30（12）：84-87.

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收稿日期:  2022-02-23
修回日期:  2022-04-11

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