基于UG的三牙轮钻头参数化设计及仿真钻进

以UG软件为设计平台,运用知识融合技术等手段,分别建立牙轮钻头的牙轮体、牙齿参数化模型,并且进行牙轮齿槽造型,使用合理约束将牙轮与牙齿、牙轮与牙轮之间进行装配,然后在UG运动仿真模块中,对三牙轮钻头设置载荷约束与边界条件,确定初始条件,模拟牙轮钻头在井底钻进运动,并开发仿真钻进插件,得到三牙轮钻头在钻进过程中的井底齿坑...     

基于UG与ADAMS的水平定向钻牙轮扩孔器联合运动仿真研究

针对水平定向钻牙轮扩孔器在穿越工程的钻进过程中,其运动的复杂性以及扩孔过程牙齿上某一点的位移、速度、加速度以及空间轨迹难以测量的特点,提出利用UG和ADAMS对牙轮扩孔器进行联合运动仿真。通过仿真结果输出不同钻进参数情况的牙齿上某一点位移、速度、加速度及空间运动轨迹等数据,得出牙轮扩孔器扩孔过程运动规律。结果表明联合运动仿真能够较好地模拟牙轮扩孔器的运动情况,为牙轮扩孔器的几何设计优化提供参考信息,对于水平定向穿越工程有着重要的意义。     

异形单牙轮钻头的传动比计算仿真模型研究

在牙轮钻头的几何关系以及动力学和运动学基础上,通过牙轮工作过程中的运动平衡和力矩平衡,建立牙齿与岩石的相互作用力以及牙轮扭矩、角速度、角加速度仿真模型。在仿真中将牙轮钻头连续转动过程离散化,通过对每个瞬时离散点的传动比的计算得到钻头的平均传动比。仿真模型中将牙轮钻头结构、岩石特性等参数综合考虑,使仿真模型更加贴切钻头实际钻进环境。仿真出来的平均传动比值对牙轮钻头设计、分析提供一定的参考依据。     

基于Abaqus牙轮钻头新型镶装结构研究

牙轮钻头牙齿与齿孔的过盈配合结构,直接影响牙轮钻头的固齿能力和壳体结构强度,是影响布齿密度的关键因素。为了提高牙轮钻头的固齿能力,增强牙轮壳体结构强度,加大布齿密度,提出了一种变过盈量的牙轮钻头牙齿与齿孔的过盈配合镶装结构,在保证牙轮与齿孔原有结构不变的条件下,仅改变牙齿齿身部位的结构,即从齿底逐步增大牙齿直径。变过盈量的镶装结构能够提高牙轮钻头固齿能力15%～30%,牙轮结构强度提高10%～25%,以适应高密度布齿,提高钻头使用寿命和机械钻速。     

基于ABAQUS的硬质合金齿强度分析

随着国内勘探力度不断加大,钻井深度不断提高,牙轮钻头在深部地层钻进中发挥着重要作用。在高钻压、高转速下,小尺寸三牙轮钻头硬质合金齿受的动载大,且齿的尺寸相对较小,常常发生硬质合金齿的松动、断裂、脱落。因此,对小尺寸牙轮钻头的硬质合金齿结构进行强度分析研究,具有十分重要的意义。以小尺寸三牙轮钻头硬质合金齿为研究对象,建立了3种牙齿模型;通过ABAQUS软件对硬质合金齿进行静强度分析,获得了牙齿结构Mises应力分布情况;通过Fe-Safe软件对硬质合金齿作疲劳强度分析,获得了疲劳寿命和安全系数;对强度较差的1号楔形齿进行结构优化,强度提升明显;对指导小尺寸牙轮钻头牙齿结构设计具有一定意义。     

硬地层单牙轮-PDC钻扩联合钻头破岩特性

提出了新型单牙轮-PDC钻扩联合钻头,先依靠单牙轮破岩钻孔,释放地应力,产生岩石损伤,再助推PDC钻头刮切破岩。运用有限元法,建立钻扩联合钻头、双级PDC和常规PDC钻头破岩的非线性动力学模型。通过对岩石本构关系进行D-P准则描述以及确定岩石破碎的判据,分析钻扩联合钻头钻进硬地层的破岩机理,开展了3种钻头动态破岩过程的对比研究。结果表明：钻扩联合钻头在钻进过程中井底井壁的岩石应力得到明显释放,大大提高了岩层可钻性;在硬地层中钻扩联合钻头钻进速度提高的主要原因是拉应力破岩;钻扩联合钻头在硬地层钻进过程中的扭转振动大大降低,破岩效率更高,钻头寿命更长;由于单牙轮领眼破碎岩石的作用,钻扩联合钻头对井底岩石的冲击破碎能力更强,在硬地层中钻进更快。研究结果为新型单牙轮-PDC钻扩联合钻头的研发提供了参考。     

基于有限元的牙轮钻头镶齿过盈量研究

以常用81/2-in三牙轮钻头镶装Ф14mm牙齿为研究对象，分析牙齿与齿孔装配时的过盈量影响规律，过盈量范围选择0.040--0.100mm，运用有限元软件ABAQUS模拟计算不同过盈量时的齿孔受力和变形，通过相互对比选择合理的过盈量范围。分析结果表明：随着过盈量增大齿孔受力增加，过盈量理想的取值范围在0.070--0.080mm之间，该结果对三牙轮钻头设计制造具有重要的参考作用。     

异形PDC加强齿结构优化设计及有限元分析

针对PDC切削齿的机械磨损、崩裂、聚晶金刚石层剥离的失效形式,提出采用"异形(即非平面)结构设计的PDC加强齿",以提高其使用寿命。通过有限元分析PDC切削齿和"非平面结构设计的异形PDC加强齿"受力情况,结果表明:牙齿工作时的内应力分布及大小得到改善,异形结构进一步增强牙齿聚晶金刚石复合层与硬质合金基体的啮合力,可显著提高牙齿的抗剪破坏能力。特别对牙轮钻头的运动学特征及破岩特点的适应性探索和对今后相关学科研究有着重要的参考价值。     

基于CFD的钻头喷嘴水力特性分析

喷射钻井的实践和理论研究表明,喷射钻头不仅靠牙轮进行机械破岩,钻头喷嘴还是一个水力机械,高速射流的水力能量不仅能净化井底的岩屑,还具有直接破碎岩石的冲蚀作用.文中以基础流体力学理论和流场模拟来分析喷嘴的水力性能,建立不同结构喷嘴的CFD模型,对比分析各型喷嘴的水力性能,为牙轮钻头上喷嘴的选用与设计提供了理论依据.     

基于示功图确定煤层气井井底流压的方法

煤层气井要求稳定排水降压产气,精确获取井底流压是稳定排水降压产气的前提。介绍了基于示功图确定煤层气井井底流压的方法,这一方法通过测试煤层气井悬点示功图获得井下泵示功图,依据泵与抽油杆连接点处的受力平衡,计算得到井底流压。建立了数学模型,采用TS45-02试验井的生产参数,通过所介绍的方法得到了井底流压值。所得到的煤层气井井底流压值与实测数据吻合,验证了所介绍方法的正确性。     

喷漆机器人喷枪轨迹设计及影响因素研究

提出喷漆机器人喷枪轨迹设计的思路 ,建立评价喷涂效果的目标泛函 ,着重分析其影响因素 ,并以正方形工件为例对整个喷涂过程进行了计算机仿真。     

进动式锥摆齿轮加工装置的研究

提出一种在现有滚齿机上加装辅助装置对进动式摆线锥齿轮进行铣削和磨削加工的方法。该装置由支撑机架、输入斜轴、运动仿型杠杆、切削头组成。它的输入斜轴旋转,带动有运动约束的仿型杠杆上的齿滚成形刀具做进动式运动,齿滚成形刀具在电机带动下完成切削运动,齿轮加工精度高。解决了该齿形的加工难题。为该轮齿的推广应用奠定了基础。     

钢球全表面展开原理及方法

针对轴承用钢球表面缺陷检测的生产需求,以实现球面全展开为目标,提出球面螺旋线运动展开原理。首先,设计实现钢球全表面展开的倾斜轴锥面驱动体,并建立其锥面模型;分析展开过程中球面上一点的运动参数,建立钢球和驱动体的接触约束模型,采用迭代法求解拟合出驱动体锥面上接触点的运动轨迹模型;为保证钢球全表面展开,进一步分析球面上接触轨迹,利用弧长积分得到展开过程中球面上的接触轨迹曲线模型;最后通过仿真技术和物理样机试验对钢球展开过程进行分析测试,验证了理论分析结果的正确性。提出的球面展开理论及方法可以应用到高精密轴承球类滚动体的表面缺陷检测设备,也可对其他球类物体的检测提供理论参考。     

用中心投影法作直齿圆锥齿轮的仿真模型及其数据库

为了建立直齿圆锥齿轮的草图和仿真模型数据库,研究用中心投影法把形成圆锥齿轮齿廓的球面渐开线近似投影成圆的渐开线,根据机械设计的原理,作出圆锥直齿轮的草图,然后把上千个设计齿轮的数据用方程式关联到草图中,在草图中只要改变圆锥直齿轮的当量齿数、大端模数、分度圆圆锥角和齿宽等主要数据,就可以得到不同的新数据下的圆锥直齿轮的草图和仿真图形。研究结果表明建立这样的数据库能在很大程度上方便直齿圆锥齿轮的设计和加工,同时对于齿轮的教学培训也有很有帮助,相应的图块和方程式也可以做Solidworks软件的插件使用。     

基于对称方程的渐开线直齿圆锥齿轮UG参数化建模

在基于特征的渐开线直齿圆锥齿轮参数化建模中,提出了建立渐开线、齿根过渡曲线对称方程,精确计算分界齿数与曲线起始、终止角度,构建背锥基准平面,采用直纹面为工具的解决方案,通过实例建模,证明了该方案的实用性、可操作性。     

基于椭球包围盒的锥束CT三维加权重建算法

提高锥束CT大锥角圆轨道扫描下的重建图像质量一直是CT成像技术的重要研究方向。分析了圆轨道扫描下Radon空间的Z向数据缺失特点和FDK算法的灰度下降规律,提出了一种基于椭球包围盒的锥束CT三维加权重建算法。该算法无需重排,只需利用投影数据获取重建物体的最小包围盒,并根据其内接椭球的大小和空间位置自动生成三维加权函数,在反投影阶段加入该加权函数即可实现。该算法不会引入其他伪影,计算量增加很小,并且在中心层与FDK算法等价。仿真扫描实验表明,该算法显著提高了FDK算法的准确性,减小了锥角伪影。     

锥面砂轮磨齿机磨齿金属磨除率分析

通过对 Y715 0 D锥面砂轮磨齿机磨削过程的分析 ,分析了砂轮与工件的运动 ,进而讨论砂轮在磨削过程中金属磨除率及其变化情况 ,导出瞬时金属磨除率的计算公式。这对于研究磨削力、避免磨削裂纹、磨削烧伤等磨削缺陷是非常有意义的     

利用UG实现直齿圆锥齿轮的三维造型

利用UG软件的相关功能，生成直齿圆锥齿轮的当量齿轮的齿廓曲线，并沿分度圆锥母线扫描获得齿廓曲面片体；通过对片体进行裁剪缝合操作生成单个轮齿实体，然后通过布尔运算获得完整的直齿圆锥齿轮，从而实现对直齿圆锥齿轮的三维造型。     

数控端铣弧齿锥齿轮的刀背与轮齿干涉避免方法

在五轴数控机床上端铣加工弧齿锥齿轮时,为了避免中凹盘铣刀背锥面与对侧齿面发生干涉,提出了基于刀具和齿轮结构的干涉避免方法。通过确定加工轨迹上刀背圆锥面最突出母线与对侧齿面的位置关系,保证刀具背锥面沿进给方向的法曲率小于对侧齿面法曲率,优化确定刀具边缘厚度和背锥角,实现了端铣齿面时刀背不干涉对侧齿面。最后,以一对弧齿锥齿轮副的小轮为例,通过比较虚拟加工模型和理论模型,验证了所提干涉避免方法的有效性。