钻杆动力钳性能分析与扭矩监控系统的研究

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1、摘要虚拟产品开发作为产品设计的一项新技术，对传统的产品设计方法是一次革命。通过虚拟产品开发技术，工程师可以通过机械系统运动仿真，在产品设计阶段发现产品设计中的潜在问题，并快速进行修改，减少了对于物理样机的依赖，这样不仅可以节省成本。缩短产品开发周期，而且可以提高产品性能，增强产品竞争力。本论文针对钻杆动力钳设计中存在的问题并根据实际工程需要，在多体动力学理论基础上，利用CAD／CAE软件PROE，ADAMS以及ANSYS构建了集成的系统平台，并在此基础上，对ZQlOO型钻杆动力钳进行了性能分析。本论文完成的主要工作包括：l、利用机械系统仿真软件ADAMS建

2、立了钻杆动力钳的虚拟样机模型，通过对其进行运动学及动力学仿真，分析了模型的传动比、传动误差及干涉情况。2、利用有限元分析软件ANSYS建立了整机、关键部件一开口齿轮和坡板的的FEA模型，并进行了应力应变分析。3、实现了建立在PROE．ANSYS．ADAMS．MATLAB软件环境下具有一定意义的计算机辅助工程设计(CAE)。4、开发了防爆型ZQ型动力钳扭矩监控系统，与现有的ZQl00型钻杆动力钳配套使用，以满足测量、监视、控制、记录动力大钳扭矩值范围及操作要求；其中的虚拟样机建造方法与有限元分析手段在共同建立的联调平台下解决复杂机械系统设计及性能仿真方面具有

3、理论意义与实用价值。关键词：虚拟产品开发；钻杆动力钳；计算机辅助工程；扭矩监控；AbstractAsanewtechnologyofproductsdesign，VirtualProductDevelopmentisarevolutiontotraditionalmethodofproductsdesign．BasedonVirtualProductDevelopment，engineerscanfindunderlyingproblemsjustduringproductsdesignbysimulatingthemechanicalsystem，and

4、revisethemquicklySOastothrowoffthePhysicalPrototype，whichnotonlycansavetheCOStofdesignandmanufacturingandreducethecycleofproductsdevelopment，butalsocanelevateproducts’performanceandenhanceproducts’competition．ThisarticleUSeSadvancedCAD／CAEsoftware——PROE，ADAMSandANSYStobuildtheinte

5、gratedsystemplatformbasedontheoryofDynamicsofMultibodySystemforthepurposeofresolvingtheengineeringproblemsofGeneralRetarderdesign，andanalysestheperformanceofZQI00DrillPipeTong．Thisarticlestudiesthefollowingaspects：1．UsingthegeneralMechanialSystemSimulationsoftware--ADAMStobuildthe

6、virtualprototypeofDrillPipeTong，transmissionerrorandinterventionofthemechanism．2．UsingtheadvancedFiniteElementAnalysissoftware--ANSYStobuildtheFEAmodelofthetotlemechanismandkeypart—notchedgearandslopedCam，andanalyzingthestressandstrainofthem．3．RealizingthemeaningfulComputerAidedEe

7、gineer(CAE)undertheintergratedenvironmentofPROE·ANSYS-ADAMS—MATLABsoftware．4．DevelopingtheDrillPipeTongmonitorcontrolsystemwiththefunctionpreventingexplosion，matchtheZQ100DrillPipeTongandareputintouse，tosatisfytherangemeasuring，guarding，controlling，recordingpowertongsmomentoftorsi

8、onvalueandtohandlearequest．Themet