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1、. . . . 毕业设计论文毕业设计题目：ZJ50型石油钻机用动力绞车传动系统设计 / 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作与取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示意。 作者签名： 日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许
2、论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分容。的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名：日期： 日期：注意事项1.设计（论文）的容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.
3、文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体与大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘 要石油钻机是油田油气勘探开发极其重要的工具。石油钻机一般由旋转设备、循环系统设备、起升系统设备、动力驱动设
4、备、传动系统设备、控制系统设备、钻机底座和辅助设备组成。绞车是石油钻机速度变化与维持外头恒定钻压的重要机构，是钻机的核心部件，直接决定着钻机钻进能力。传统机械传动绞车体积大、质量重、结构复杂，很难较好地满足新型钻井工艺的要求。ZJ50 绞车传动简单，结构紧凑，功率大且利用率高，调速性能好，安全可靠。本文在对ZJ50型绞车的整体结构与工作原理认真研究的基础上，运用Pro/E对ZJ50绞车传动系统的所有组成元件进行三维建模；并对滚筒、滚筒轴等重要部件进行安全校核；最后运用ANSYS对滚筒、滚筒轴和滚筒轴装配体进行有限元分析，根据分析结果判断ZJ50型绞车设计是否合理，能否满足正常工作要求。ZJ50
5、型绞车传动系统的设计优化为绞车发展提供理论参考，具有一定的工程应用价值。关键词：绞车传动系统，Pro/E，滚筒和滚筒轴，ANSYS，静态和模态分析AbstractOil drilling rig is a very important tool in exploration and development of oil and gas. Oil drilling rig generally consists of Rotating equipment, recycling equipment, lifting equipment, power equipment, transmission e
6、quipment, control systems and equipment, drilling rig substructure and auxiliary equipment. The winch is an important mechanism of drill speed changes in oil and maintains constant drilling pressure and is also a core component of a drilling rig, directly determining the drilling ability. Traditiona
7、l mechanical draw works bulky, heavy, complicated construction, so it is difficult to satisfy the requirement of new drilling technology.ZJ50 winch is simple, compact structure, large power and high utilization rate, good speed performance, safe and reliable.Base on the study of the overall structur
8、e and working principle of ZJ50 winch, we make three-dimensional modeling of components of transmission system by Pro/E. And then check the safety of drum, drum shaft and other important components. Last, finite element analysis on the drum, drum shaft and drum shaft assembly by ANSYS. From the resu
9、lts of the verification ，we know that the design of ZJ50 winch is reasonable, and it can meet the normal requirements. The optimization of ZJ50 transmission system provides a theoretical reference for the winch development, and has certain engineering application value.Key Words: Winch transmission
10、system, Pro/E,Roller and roller shaft, ANSYS,The static and modal analysis目 录摘要Abstract第一章绪论11.1 石油钻机结构简介11.2 绞车的结构简介11.3绞车的功能与分类21.4 本次毕业设计的研究背景与意义31.5 石油钻机国外的发展状况31.5.1 石油钻机国的发展状况31.5.2 石油钻机国外的发展状况41.6 本次毕业设计目的51.7 本次毕业设计的任务与要求6第二章ZJ50 型绞车传动系统介绍72.1 ZJ50 型绞车的主要技术标准与设计原则72.1.1 绞车的使用工况与要求72.1.2 主要技术
11、标准与设计原则72.2 ZJ50 型绞车结构与工作原理82.2.1 绞车结构组成82.2.2 绞车工作原理8第三章零件的三维造型93.1 三维造型概念93.2 Pro/E 概述93.3 Pro/E 的特点和优势103.4 具体的零部件造型113.4.1 中间轴链轮的绘制113.4.2 整个传动系统零部件的装配图与爆炸图113.5 零件图绘制总结11第四章ZJ50 型绞车传动系统主要部件的计算校核114.1 主刹车带校核114.1.1 钢（刹）带两端的拉力和制动力的计算114.1.2 钢（刹）带强度校核计算124.1.3 钢（刹）带铆接强度校核计算124.2 主刹车带校核结论12第五章ZJ50
12、型绞车传动系统关键零部件的有限元分析125.1 有限元法应用125.1.1 ANSYS 软件简介125.2 ZJ50 型绞车滚筒的静力分析135.2.1 建立滚筒模型135.2.2 滚筒材料温室性能参数135.2.3 模型的网格划分135.2.4 边界条件145.2.5 载荷工况分析145.2.6 求解并分析结果145.3 ZJ50 型绞车滚筒的模态分析155.3.1 滚筒有限元模型的建立165.3.2 施加约束并求解165.3.3 模态结果分析165.4 ZJ50 型绞车滚筒轴的静力分析165.4.1 建立滚筒轴模型165.4.2 滚筒轴材料温室性能参数165.4.3 模型的网格划分165.
13、4.4 边界约束条件175.4.5 载荷工况分析175.4.6 求解并分析结果185.5 ZJ50 型绞车滚筒轴的模态分析185.5.1 滚筒轴有限元模型的建立185.5.2 施加约束并求解185.5.3 模态结果分析185.6 ZJ50 型绞车滚筒轴装配体有限元分析195.6.1 建立滚筒轴装配体有限元分析模型195.6.2 材料属性定义195.6.3 网格划分195.6.4 定义边界条件并施加载荷195.6.5 求解并分析结果20总结和展望21致22参考文献22第一章绪论1.1 石油钻机结构简介 在石油钻井中，带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然
14、气。一部常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机与辅助设备组成。一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。其主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）与钻井泵（现场习惯上叫钻机八大件）、动力机（柴油机、电动机、燃气轮机）、联动机、固控设备、井控设备等。1.2 绞车的结构简介 钻井绞车是钻机起升系统设备之一，是钻机的核心部件。基本结构构成：1、滚筒、滚筒轴总成；2、制动机构：主刹车和辅助刹车；3、猫头和猫头轴总成；3、传动系统：传递动
15、力、变速（多挡位）；4、控制系统：离合器、摘挂挡、司钻控制台；5、其它：润滑系统、壳体支撑系统。1.3绞车的功能与分类（1）主要功能：1、起下钻具和下套管；2、控制钻压和送进钻具；（2）其它功能：根据绞车结构形式不同附带的功能也不同。1、带猫头结构：上卸钻具丝扣、起吊其它重物等；2、整体起放井架和底座；3、双滚筒绞车：钢丝捞砂作业、提取岩心。（3）要求：1、绞车要有足够大的功率。满足最大拉力、最高转速、足够的寿命；2、绞车滚筒要有足够的尺寸和缠绳容量；3、绞车要适应宽围的载荷变化，要有最高的功率利用率；4、绞车要有灵敏、可靠的刹车机构和足够能力的辅助刹车，能够准确地调节钻压，均匀送进钻具，控制钻具下放速度，刹车机构要耐热、耐磨；5、绞车要具有刚劲的支架和底座；密闭润滑；6、司钻操作要省力、方
