气动旋扣钳滚轮轴的模态分析

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1、第11期机械设计与制造2014年11月MachineryDesign&Manufacture199气动旋扣钳滚轮轴的模态分析周井玲，陆鹏鹏，程志明，金晓明。(1．南通大学机械工程学院，江苏南通226019；2．南通大学工程训练中心，江苏南通226019)摘要：随着气动旋扣钳转速的提高，产生振动问题也越来越严重，为优化旋扣钳的动力学性能，对其滚轮轴进行模态分析。首先对滚轮轴进行简化，得出其振动力学模型，通过理论法计算出滚轮轴的第一阶固有频率，然后使用Ansys软件对滚轮轴进行模态分析，获取了滚轮轴结构的固有频率及振型。结果表明：理论计算和软件计算误差为2．8％，证

2、明有限元软件对滚轮轴模态计算的准确性，其结果可以为旋扣钳动力学性能的优化提供了依据。关键词：旋扣钳；滚轮轴；固有频率；模态分析中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)11-0199—03ModalandHarmonicAnalysisofSpinningWrenchesRollerShaftZHOUJing-ling，LUPeng-peng，CHENGZhi-ming，JINXiao-ming(1．SchoolofMechanicalEngineering，NantongUniversity，JiangsuNantong2260

3、19，China；2．EngineeringTrainingCenter，NantongUniversity，JiangsuNantong226019，China)Abstract：Withtheimprovementofthespeedofthespinningwrenches，thevibrationproblemisbecomingmoreandmoreserious．Inordertooptimizethedynamicpe~rmanceofspinningwrenches，modalanalysiswascarriedoutontherollersh．

4、First，therollershaftwassimplifiedtogetthemechanicalvibration，andfirst-ordernaturalfrequencyoftherollershwassolvedbythetheoreticalcalculationmethod，andthemodalanalysisofrollershwerepermedbyusingAnsyssoftware，togetthenaturalfrequenciesandmodeshapes．Theresultsshowthatthetheoreticalcalcu

5、lationandsoftwarecalculationen田ris2．8％．andprovesthemodalcalculationaccuracyoffiniteelementSOfiwareOntherollershaft．Theycouldprovideatheoreticalbasisforthefurtherdzoptimizationofthespinningwrenches．KeyWords：SpinningWrenches；RollerShaR；NaturalFrequency；ModalAnalysis1引言2气动旋扣钳随着工程机械、航空航天

6、、交通运输的发展，装备制造业对零件的表面加工质量和几何精度也提出了更高的要求，这也促进了旋扣钳向高效率、高精度方向的发展。美国公司开发出的常规闭口动力大钳，主钳和背钳通过1根或2根立柱固定在钻井平台上，并通过液压缸浮动连接，能实现上下管柱快速对中，并精确显示输出扭矩等优点。挪威口公司在海上钻井平台上配备了闭口型一体化动力大钳，配合其他井口作业装置来实现远距离自动化井口作业。国内p公司研制出新型钻杆动力钳的主钳升降采用的是液缸驱动，保证了作业的稳定性。旋扣钳一般由多个机械零部件组合而成，因此整机的静动态特性及工作特性往往取决于关键零部件的设计的可靠性和静1．钻杆2

7、，3．滚轮4调节丝杆5．气动马达6_右壳体7．空气弹簧动态特性。同时，旋扣钳在实际工作时，旋扣钳本身不平衡旋转部图1气动旋扣钳工作原理图件所产生的惯性激振力会使得旋扣钳产生剧烈的振动，影响了旋Fig．1SchematicDiagramofSpinningWrenches扣钳的疲劳寿命。滚轮轴是气动旋扣钳的一个重要零部件，连接我国大部分油田大都已进入开发中、后期，采油的难度越来着滚轮等零件，滚轮轴的动态特性直接影响着整机的性能，对动越大，工艺和井况越来越复杂，油田修井作业任务也越来越繁重，力旋扣钳来说确定具有较好动态特的滚轮轴非常重要。开采技术也在不断面临新的课题

8、。目前国外旋扣钳的种类很