全液压顶驱钻机背钳的设计及运动仿真分析.pdf

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1、56探矿工程(岩土钻掘工程)2014年第41卷第2期全液压顶驱钻机背钳的设计及运动仿真分析杨虎伟，赵大军，于萍，隗延龙，李淑敏，孙梓航(1．吉林大学建设工程学院，吉林长春130026；2．吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春130022；3．中煤科S-集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)摘要：针对大陆科学钻探接卸钻杆进行上卸扣操作复杂繁琐、夹持稳定性差等问题，设计了一种适应于科学钻探全液压顶驱钻机的新型背钳装置。该装置具有夹持力大、对钻杆损伤小、工作性能稳定、双向浮动等特点，解决了钻进过程中频繁倒

2、杆问题，快速完成上卸扣操作作业，极大地缩短了辅助作业时间。并利用ADAMS动力学仿真软件，对夹紧机构进行了运动仿真分析，验证了机构设计的合理性。关键词：全液压顶驱钻机；顶驱背钳；夹紧机构；浮动机构；运动仿真分析中图分类号：P634．3文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)02—0056—05DesignofBack·upWrenchforFullHydraulicTopDriveDrillingRigandtheMotionSimulationAnalysis／YANGHu—wei，ZHAO

3、Dajan，YU，KUIYah—long，LIShu—min，SUNZi—hang‘(1．CollegeofConstructionEngineering，JilinUniversity，ChangchunJilin130026，China；2．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，JilinUniversity，ChangchunJilin130022，China；3．Xi’anResearchInstituteofChinaCoalTechnologyandE

4、ngineeringGroupCorp．，Xi’anShaanxi710077，China)Abstract：Accordingtothecomplicatedunloadingoperationfordrillrodandthepoorclampingstability，newback—upwrenchdeviceforhydraulictopdrivedrillingrigwasdesignedtoadapttotheContinentalScientificDrilling．Thisdevicehas

5、theadvantagesoflargeclampingforce，littledamagetodrillrod，stableperformanceandtwo—wayfloating，bywhichthefrequentrodliftingissavedandthesubsidiaryoperationtimeisgreatlyreducedbyrapidmakeupandbreakoutoperation．AndusingADAMSdynamicssimulationsoftware，themotion

6、simulationanalysisismadeontheclampingmechanismtoverifytherationalityofthemechanismdesign．Keywords：hydraulictopdrivedrillingrig；topdriveback—upwrench；clampingmechanism；floatingmechanism；motionsimulationanalysis0引言实现上卸扣。其性能的好坏直接影响到顶驱整体性为了满足大陆科学钻探连续取心的钻进要求，能、

7、钻进效率及作业的可靠性。因此，本文结合国家急需研制全液压顶驱钻机背钳装置。背钳是顶驱管深部探测技术与实验研究专项资助项目“全液压深子处理装置的重要组成部分，其作用是在任意时间、部大陆科学钻探用钻机研制”，对背钳装置的结构任意位置夹持钻杆接头完成上卸扣操作¨。目前，进行了研究。背钳在上卸扣过程中夹持不稳定，降低钻具的使用安全性，而且多数钻机背钳未配备自动对中装置，所1液压顶驱背钳装置的设计要求以钻进过程中，在钻机的振动和风力的影响下，很难1．1背钳的工艺流程实现一次对中，且易出现钻杆螺纹磨损、崩扣等现钻杆的上

8、扣和卸扣是升降钻具过程中的2个重象。这样既增加作业时间、减低工作效率，又极大的要环节。上扣作业时，首先顶驱下行，背钳夹紧钻杆影响钻杆的使用寿命。所以为解决液压顶驱钻机背接头，随后顶驱主轴旋转实现上扣(设定上扣最大钳装置结构复杂、夹紧效率低的问题，设计了一种新上扣扭矩，防止扭矩值过大损坏螺纹)，背钳向上浮型的液压顶驱背钳。动，待上扣完成后，背钳松开钻杆接头；卸扣作业时，背钳可以配合顶驱完成一系列的上卸扣工作，先夹紧