伞状径向伸缩机构的参数分析与特性研究.pdf

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1、石油机械2015年第43卷第1期CHINAPETROLEUMMACHINERY钻井技术与装备伞状径向伸缩机构的参数分析与特性研究苏义脑林雅玲滕鑫淼(1．中国石油集团钻井工程技术研究院2．中国石油勘探开发研究院)摘要：伞状机构是铰接径向伸缩机构的一种变形，应用于井下控制工具中。由于其变径范围大，结构不复杂且输入、输出关系明确，因而用途较广。分析了伞状机构的径向伸缩原理，通过几何参数的推算，得出其输入量与输出量之间的关系。对影响伞状机构夹角和外径输出的几个尺寸参数进行分析，得出不同参数对输出的不同影响程度，进而确定影响最大的参数；对伞状机构的受力进行分析，得到驱动

2、力的计算公式；对伞状机构的控制特性进行分析，得到在任意点处的系统传递函数。研究内容对伞状机构的整体设计与使用具有指导意义。关键词：伞状机构；径向伸缩；井下控制；几何参数中图分类号：TE21文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2015．01．001ParametersandPropertiesofUmbrella-shapedRadialTelescopicDeviceSuYinaoLinYalingTengXinmiao‘(1．CNPCDrillingResearchInstitute；2．ResearchInstitute

3、ofPetroleumExplorationandDevelopment，CNPC)Abstract：Umbrella-shapeddevice，atransformationofhingedradialtelescopicdevice，isoftenusedindown—holecontroltools．Itcanbeappliedwidelyforitslargerangeofdiameterchanges，simplestructureandclearIOrelationship．Inthisstudy，principlesrelatedtoradial

4、telescopicactionsoftheumbrella—shapeddeviceareana—lyzed．Inaddition，IOcorrelationisdeterminedthroughcalculationofgeometricparameters．Byanalyzingsomepa—rametersthatmayaffectincludedangleandODoutputofumbrella—shapeddevice，impactsofsuchparametersareidentifiedtohighlighttheparameterwitht

5、hebiggestimpact．Byanalyzingforcesonsuchumbrella—shapeddevice，calculationformulafordrivingforcesisdetermined．Byanalyzingcontrollingfeaturesofumbrella·shapeddevice，transferfunctionofthesystematanygivenpointisidentified．Alltheseeffortsmayprovideimportantguidancefor0一veralldesignandappl

6、icationoftheumbrella—shapeddevice．Keywords：umbrella—shapeddevice；radialtelescopicaction；down—holecontrol；geometricparameter构、凸轮径向伸缩机构以及铰接径向伸缩机构。其0引言中，铰接径向伸缩机构相对于斜面和凸轮机构而言，可以获得更大的径向尺寸输出。伞状机构是铰井下径向伸缩机构是井下控制机构里的典型机接径向伸缩机构的一种变形，它变径范围大，结构构I2』。在井下控制系统中，经常会要求系统某部不复杂且输入、输出关系明确，因而用途较广。件径向伸缩，

7、例如井下变径稳定器和扩眼器等工笔者对伞状机构的工作原理进行了研究，通过具J，通过轴向或周向的运动输入，实现径向伸几何参数的推算，得出其输入量与输出量之间的关缩输出。系，并对几个关键尺寸参数进行了分析，得出不同井下常用的径向伸缩机构包括斜面径向伸缩机参数对输出的不同影响程度，进而确定影响最大的基金项目：中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目“钻井新技术新方法研究”之子课题“钻井新技术发展方向与井下控制工程学基础理论研究”(2014A一4215)。石油机械2015年第43卷第1期参数。同时，对伞状机构的受力情况进行分析，得主轴的某段圆周上布置了周向依次排列、

8、半径到驱动力的计算公式，并对伞状机构的