solidworks的yg160游车大钩三维设计
【】 本文围绕石油机械——游车大钩展开，基于SolidWorks软件对其进行了系统化设计。通过对游车大钩工作环境、工作内容和工作原理的研究分析，来设计符合标准的游车大钩。论文前一部分是对石油采钻技术和机械设备的简介，以此说明大钩的用途和设计的要求，之后详细介绍了大钩的设计过程，以及力学分析。
目录
引言 1
一、石油钻采机械的简介 2
（一）石油钻采技术的概述 2
（二）常用钻采机械的组成 2
（三）近代钻采设备的发展 2
（四）整体式游车大钩的概述与趋势 3
（五） 游车大钩的工作原理与特点 3
（六）本课题研究的内容和意义 3
二、 基于SolidWorks的YG160游车大钩三维造型 4
（一）SolidWorks简介 4
（二）游车大钩的非标准件三维造型 5
（三）游车大钩的标准件的三维造型 7
三、主钩接触问题有限元分析 9
（一）钩体安全舌组件有限元模型 9
（二）过程求解及结果分析 10
结语 14
致谢 15
引言
随着现代科学技术的飞速发展，陆地上的油气勘探开发的大步进展，在海上的油气田勘探开发技术也得以不断进步，这些年不断地研发出很多种远超出从前的先进有效的油气钻探新技术。其中石油机械设备中必不可少的一样设备就是游车大钩，本文为了能够有更好的游车大钩投入使用，针对游车大钩进行了系统的设计，使其符合游车大钩的各种要求和标准。
石油钻采机械的简介
（一）石油钻采技术的概述
石油钻井工程是系统性的工程，这项工程包含了关于油田化学，石油地质，岩石力学反面的知识和技术，还有钻井机械工具的设计技术。同时在测量，自动化智能化钻井方面应用到了计算技术和电子技术还有先进的人工智能。现在较为普及的钻井方法有：顿钻钻井法、旋转钻井法、喷射式钻井法等。
钻采机械是用来进行油气勘探、开发的整套钻井设备（石油钻机）。 钻机是石油钻井用的成套重型设备。石油工业在不断的发展，钻机也在不断发展，钻井能力越来越强。功率越来越大，传动越来越先进，机械化
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、自动化程度越来越高。
（二）常用钻采机械的组成
钻采机械一般有八大系统组成，需要有旋转钻进能力、循环洗井能力以及起下钻能力。主要设备有:绞车，井架，大钩，天车，动力水龙头，游动滑车，转盘和钻井泵、动力机、联动机、固控设备、井控设备等
八大系统：钻井液循环，传动系统，旋转系统，控制系统，起升系统，动力驱动，监测显示系统，钻机底座和辅助设备系统
（三）近代钻采设备的发展
因为现代科学技术的飞速发展，陆地上的油气勘探开发的大步进展，在海上的油气田勘探开发技术也得以不断进步，陆地上的油气勘探开发的大步进展，这些年不断地研发出很多种远超出从前的先进有效的油气钻探新技术。
水平井技术主要包括了三种关键技术，分别是优化设计、井眼轨迹控制和优化完井技术，这三种技术和钻井工具设备仪器关系密切，还有其他技术如钻井液技术和水平井的固井、测井、射孔、防砂和增产技术。
近十年来，美国和加拿大的是由机械制造商为了推动有杆泵、气举、螺杆泵和柱塞举升等机械采油技术的进步做了不懈的努力，推出了一系列技术和装备：下冲程有杆泵、防气锁泵、抽油杆导向器新材料、有杆泵一、抽油效率评价系统、插入式螺杆泵悬挂系统、螺杆泵井底压力传感器、最小直径杆柱连接、侧管汪入柱塞举升等。国外一些是由公司近期研究和开发应用的部分采油工程新技术，其中包括不会发生气锁的游动凡尔、喷射泵提高气井产量技术、在线采油工程软件、非冷却型压缩密封填料和油藏不确定特性测试技术。
我国的石油钻井装备也以初入国际市场的竞争行列，顶部驱动钻井装置，丛式井钻机，电驱动钻机和斜井式钻机等国产钻井装备，对于目前国内的石油钻采而言已经毫无问题，同时有几种技术都达到了国际先进水平，例如钻井用的钻头。但是装备配件和配套产品可靠性差，寿命短，功率低，以及先进技术推广进程慢等因素，制约着钻井装备的发展和钻井水平的提高，为顺应钻井装备的向大型化，撬装化，机电液一体化方向发展的趋势，我国应加强电驱动钻机，顶驱装置，钻井泵和井下增压器等装备的研究开发力度。
（四）整体式游车大钩的概述与趋势
大钩的型号也有多种，但是功能都是基本一样的，在钻井作业中，大钩的主要作用是用于悬持钻柱下套管卡钻，起下钻具或者用于排除意外，拔出钻柱等。一般以结构形式分类可分为分体式和整体式。整体式大钩具有整体长度较短结构紧凑的特点（图11），比较适用于要求具有一定的安垒行程空间同时有效高度有限的轻便型井架采用。
图11游车大钩
（五） 游车大钩的工作原理与特点
游车大钩的工作原理有载荷传递路径，自动定位，液力缓冲原理。
结构特点有：大大改善了销轴受力状况，最大弯矩与两支点简支梁相比下降。为了有利于降低井架整体高度，增加了井架安全行程高度。钩杆与钩身的连接用销轴实现，可绕销轴一定角度范围内摆动就可以消除吊环长度误差，这样两吊环之间就可以受力均衡，有利于改善吊环吊卡的受力状况。各承载件之间都是采用销轴台肩联接，没有承载螺纹，结构相对简单。该游车大钩的突出特点是空间凸轮自动定位机构，实现自动定位是它最大的优点。拥有专门的液力缓冲装置，所以它的缓冲性能极好，能有效地保护好钻杆的接头螺纹并且可消除立根卸扣后的反弹。采用结构简单的顶杆，弹簧，掣子锁紧机构的安全销体也是一大特点。水龙头挂入后可自动扣合、锁紧，并在工作中始终保持不会脱落。游车、大钩两部分用3支点连续梁联接。
（六）本课题研究的内容和意义
本课题主要研究对象是钻机提升系统中的游车大钩。
游车大钩是在钻进时用于悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊卡和吊环来起下钻具，同事完成其它钻井作业和各项辅助工作。因为大钩的工作状态通常是在高空中、处于重载、震动、冲击、往复的运动中，钻井工艺对它的要求主要是以下各点：
1. 为确保安全生产，主轴丝扣、主钩及侧钩、提环及弹簧等每个主要部件都要有足够的强度。
2. 钩身要能够在起下钻石灵活转动，为方便上卸扣和确保钻井安全，钩身在悬挂水龙头后要能够进行可靠的制动。
3. 为了确保水龙头在提环和吊环在冲击震动时不会自动脱出，要求钩口安全锁紧装置及侧钩闭锁装置需要绝对可靠并且要求开关方便。
4. 应具有弹簧缓冲或其它减震装置（如液力减震装置等），以便于将已卸开的立根从管柱移出并缓和冲击和震动，可以加速起下钻进程并延长各部件寿命。
5. 大钩整体重量尽量轻便，为防止碰挂井架及指梁，外型结构需圆滑无尖锐脑筋棱角以方便操作。
二、 基于SolidWorks的YG160游车大钩三维造型
（一）SolidWorks简介
SolidWorks是达索公司旗下的子公司之一，机械设计软件的视窗产品是其主要负责研发与销售产品。达索公司是负责系统性的软件供应，同时也为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。达索集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包含了产品数据管理，工程，设计和制造等领域的最佳系统，出自该公司之手的CATIAV5就是典型。
目录
引言 1
一、石油钻采机械的简介 2
（一）石油钻采技术的概述 2
（二）常用钻采机械的组成 2
（三）近代钻采设备的发展 2
（四）整体式游车大钩的概述与趋势 3
（五） 游车大钩的工作原理与特点 3
（六）本课题研究的内容和意义 3
二、 基于SolidWorks的YG160游车大钩三维造型 4
（一）SolidWorks简介 4
（二）游车大钩的非标准件三维造型 5
（三）游车大钩的标准件的三维造型 7
三、主钩接触问题有限元分析 9
（一）钩体安全舌组件有限元模型 9
（二）过程求解及结果分析 10
结语 14
致谢 15
引言
随着现代科学技术的飞速发展，陆地上的油气勘探开发的大步进展，在海上的油气田勘探开发技术也得以不断进步，这些年不断地研发出很多种远超出从前的先进有效的油气钻探新技术。其中石油机械设备中必不可少的一样设备就是游车大钩，本文为了能够有更好的游车大钩投入使用，针对游车大钩进行了系统的设计，使其符合游车大钩的各种要求和标准。
石油钻采机械的简介
（一）石油钻采技术的概述
石油钻井工程是系统性的工程，这项工程包含了关于油田化学，石油地质，岩石力学反面的知识和技术，还有钻井机械工具的设计技术。同时在测量，自动化智能化钻井方面应用到了计算技术和电子技术还有先进的人工智能。现在较为普及的钻井方法有：顿钻钻井法、旋转钻井法、喷射式钻井法等。
钻采机械是用来进行油气勘探、开发的整套钻井设备（石油钻机）。 钻机是石油钻井用的成套重型设备。石油工业在不断的发展，钻机也在不断发展，钻井能力越来越强。功率越来越大，传动越来越先进，机械化
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
、自动化程度越来越高。
（二）常用钻采机械的组成
钻采机械一般有八大系统组成，需要有旋转钻进能力、循环洗井能力以及起下钻能力。主要设备有:绞车，井架，大钩，天车，动力水龙头，游动滑车，转盘和钻井泵、动力机、联动机、固控设备、井控设备等
八大系统：钻井液循环，传动系统，旋转系统，控制系统，起升系统，动力驱动，监测显示系统，钻机底座和辅助设备系统
（三）近代钻采设备的发展
因为现代科学技术的飞速发展，陆地上的油气勘探开发的大步进展，在海上的油气田勘探开发技术也得以不断进步，陆地上的油气勘探开发的大步进展，这些年不断地研发出很多种远超出从前的先进有效的油气钻探新技术。
水平井技术主要包括了三种关键技术，分别是优化设计、井眼轨迹控制和优化完井技术，这三种技术和钻井工具设备仪器关系密切，还有其他技术如钻井液技术和水平井的固井、测井、射孔、防砂和增产技术。
近十年来，美国和加拿大的是由机械制造商为了推动有杆泵、气举、螺杆泵和柱塞举升等机械采油技术的进步做了不懈的努力，推出了一系列技术和装备：下冲程有杆泵、防气锁泵、抽油杆导向器新材料、有杆泵一、抽油效率评价系统、插入式螺杆泵悬挂系统、螺杆泵井底压力传感器、最小直径杆柱连接、侧管汪入柱塞举升等。国外一些是由公司近期研究和开发应用的部分采油工程新技术，其中包括不会发生气锁的游动凡尔、喷射泵提高气井产量技术、在线采油工程软件、非冷却型压缩密封填料和油藏不确定特性测试技术。
我国的石油钻井装备也以初入国际市场的竞争行列，顶部驱动钻井装置，丛式井钻机，电驱动钻机和斜井式钻机等国产钻井装备，对于目前国内的石油钻采而言已经毫无问题，同时有几种技术都达到了国际先进水平，例如钻井用的钻头。但是装备配件和配套产品可靠性差，寿命短，功率低，以及先进技术推广进程慢等因素，制约着钻井装备的发展和钻井水平的提高，为顺应钻井装备的向大型化，撬装化，机电液一体化方向发展的趋势，我国应加强电驱动钻机，顶驱装置，钻井泵和井下增压器等装备的研究开发力度。
（四）整体式游车大钩的概述与趋势
大钩的型号也有多种，但是功能都是基本一样的，在钻井作业中，大钩的主要作用是用于悬持钻柱下套管卡钻，起下钻具或者用于排除意外，拔出钻柱等。一般以结构形式分类可分为分体式和整体式。整体式大钩具有整体长度较短结构紧凑的特点（图11），比较适用于要求具有一定的安垒行程空间同时有效高度有限的轻便型井架采用。
图11游车大钩
（五） 游车大钩的工作原理与特点
游车大钩的工作原理有载荷传递路径，自动定位，液力缓冲原理。
结构特点有：大大改善了销轴受力状况，最大弯矩与两支点简支梁相比下降。为了有利于降低井架整体高度，增加了井架安全行程高度。钩杆与钩身的连接用销轴实现，可绕销轴一定角度范围内摆动就可以消除吊环长度误差，这样两吊环之间就可以受力均衡，有利于改善吊环吊卡的受力状况。各承载件之间都是采用销轴台肩联接，没有承载螺纹，结构相对简单。该游车大钩的突出特点是空间凸轮自动定位机构，实现自动定位是它最大的优点。拥有专门的液力缓冲装置，所以它的缓冲性能极好，能有效地保护好钻杆的接头螺纹并且可消除立根卸扣后的反弹。采用结构简单的顶杆，弹簧，掣子锁紧机构的安全销体也是一大特点。水龙头挂入后可自动扣合、锁紧，并在工作中始终保持不会脱落。游车、大钩两部分用3支点连续梁联接。
（六）本课题研究的内容和意义
本课题主要研究对象是钻机提升系统中的游车大钩。
游车大钩是在钻进时用于悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊卡和吊环来起下钻具，同事完成其它钻井作业和各项辅助工作。因为大钩的工作状态通常是在高空中、处于重载、震动、冲击、往复的运动中，钻井工艺对它的要求主要是以下各点：
1. 为确保安全生产，主轴丝扣、主钩及侧钩、提环及弹簧等每个主要部件都要有足够的强度。
2. 钩身要能够在起下钻石灵活转动，为方便上卸扣和确保钻井安全，钩身在悬挂水龙头后要能够进行可靠的制动。
3. 为了确保水龙头在提环和吊环在冲击震动时不会自动脱出，要求钩口安全锁紧装置及侧钩闭锁装置需要绝对可靠并且要求开关方便。
4. 应具有弹簧缓冲或其它减震装置（如液力减震装置等），以便于将已卸开的立根从管柱移出并缓和冲击和震动，可以加速起下钻进程并延长各部件寿命。
5. 大钩整体重量尽量轻便，为防止碰挂井架及指梁，外型结构需圆滑无尖锐脑筋棱角以方便操作。
二、 基于SolidWorks的YG160游车大钩三维造型
（一）SolidWorks简介
SolidWorks是达索公司旗下的子公司之一，机械设计软件的视窗产品是其主要负责研发与销售产品。达索公司是负责系统性的软件供应，同时也为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。达索集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包含了产品数据管理，工程，设计和制造等领域的最佳系统，出自该公司之手的CATIAV5就是典型。
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