海洋钻修井机绞车滚筒有限元分析及优化设计.pdf

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1、海洋钻修井机绞车滚筒有限元分析及优化设计管锋段梦兰徐峰1大连理工大学船舶工程学院大连1160232长江大学机械工程学院荆州434023摘要：针对海洋钻修井机绞车轻量化的要求，利用Ansys软件对某海洋钻修井机滚筒体和滚筒轴进行了有限元分析，得到了最大位移及应力分布。结果表明，最大钩载工况下其强度和刚度满足要求。通过Ansys软件对滚筒结构尺寸进行优化，得到符合绞车工作要求的最优的滚筒尺寸，结果表明优化的结构也满足强度及刚度要求。文中提出的滚筒结构优化方案可用于指导生产实际。关键词：海洋钻修井机；绞车滚筒；有限元法

2、；优化设计中图分类号：TI-I21文献标识码：A文章编号：1001—0785(2011)10—0072—04Abstract：Inthelightofthehghtweightrequirementsofoffshoredrilhngandworkoverrigwinch，thepaperappliesthefiniteelementanalysistothewinchdrumbodyanddrumaxlewithAnsyssoftware，andacquiresthemaximumdisplace—mentan

3、dstressdistribution．Theresultsshowthatthestrengthandstiffnessmeettherequirementsunderthemaximumhookloadcondition．ViatheoptimizationappliedtothestructuraldimensionsofthedrumbyAnsyssoftware，thepapergetsopti—maldrumsizerequiredbytheworkingofthewinch，andtheresuhs

4、showthattheoptimizedstructuremeetsthestrengthandstiffnessrequirements．Thedrumstructureoptimizationdesignintroducedinthepapercanbeusedtoguidetheactualproduction．Keywords：Offshoredrillingandworkoverrig；winchdrum；finiteelementmethod；optimaldesign绞车作为钻修井机的核心部件，在钻

5、修井机如井架、绞车、钻井泵等重要部件均有轻量化的的传动系统中起着举足轻重的作用，如何优化结要求，它不仅关系到整个模块化钻修井机的质量，构、提高效率、延长寿命、减轻质量一直是研发同时与平台的承载能力有关。对其进行轻量化设计人员所关注的问题。对于钻修井机，绞车滚的优化设计越来越受到设计厂家的重视。筒强度设计一般采用经验公式计算，确定滚筒的1滚筒体的有限元分析壁厚，这样偏于不安全。为保证可靠性，一般采用增大结构尺寸，但这样增加了成本和质量。1．1滚筒体的计算载荷和工况现代海洋平台设计，轻量化是1个重要的设海洋钻修井机绞

6、车的载荷工况主要有最大钩计理念。对于海洋平台模块化钻修井机的设计，载、正常修井和严重修井工况。由于滚筒所受载口装卸，2007(1)：38，39．3总结[2]高顺德，屈福政，王欣．大型门座起重机整体迁移新方案[J]．起重运输机械，2004(9)：48—50．根据制定的方案，对关键环节受力构件进行[3]杨艳芳，张园，胡吉全，等．港口门座起重机的整机了结构计算分析，保证了门机整体迁移的安全性滚装系统设计[J]．湖北工业大学学报，2006(6)：和可靠性，此方案在迁移过程中省去了采用驳船45—47．运输的费用和门机在驳船

7、上的封固费用，大大提[4]GB／T3811—2008起重机设计规范[s]．高了工作效率。利用此种方案分别对大连船舶重[5]GD008-1997海上拖航指南[s]．工的80t门机和中远船务的40t门机进行了码头堆码头的整体迁移，取得了良好的效果。作者：曹旭阳地址：大连市甘井子区凌工路2号参考文献邮编：116023[1]龚礼兵．50t／10t双小车门式起重机整体迁移[J]．港收稿日期：2010—12—21一72一《起重运输机械》2011(10)荷主要与快绳拉力有关，而这3种工况下最大钩接，当滚筒受力变形时，滚筒和滚筒

8、轴将会沿轴载的快绳拉力最大，为此在计算滚筒体所受载荷向伸缩，因此，在二者连接的柱面上左端施加固时只需考虑最大钩载工况一即可。对于滚筒体，主定约束，另一端施加沿轴向自由和其他方向固定要受到钢丝绳表面压载荷，其计算公式为的约束。滚筒体的有限元模型如图1所示。式中：P为钢丝绳缠绕i层时，滚筒表面所承受的压力，MPa；A为钢丝绳i层缠绕经验系数，见表1；F为快绳拉力，N；D为滚筒