【摘 要】
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牵引器是石油水平井下作业的重要工具,主要应用于测井作业。它可以搭载测井设备通过水平井造斜段、水平段,最终到达作业目的地。与柔性管道测井技术相比较,牵引器测井技术具
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牵引器是石油水平井下作业的重要工具,主要应用于测井作业。它可以搭载测井设备通过水平井造斜段、水平段,最终到达作业目的地。与柔性管道测井技术相比较,牵引器测井技术具有质量轻、运输方便、操作简单、输送位置准确等优点。但是设计小尺寸、能产生较大牵引力的牵引器,及牵引器在水平井存在缺陷情况下的通过性问题,一直是牵引器研究领域的重点和难点,国内没有成熟的、高水平的产品。针对以上问题,本文设计了一种基于自身携带液压控制系统的轮式牵引器,为我国研究出具有高性能的牵引器将提供一定的帮助。主要研究内容如下:本文液压驱动的轮式牵引器机械结构分为滚轮总成、摆臂总成二大部分。多柱塞内曲线径向液压马达是滚轮总成的核心部分,其在液压控制系统的作用下工作,从而带动滚轮转动。摆臂总成一方面在不同直径的水平井下张开或收缩,改变牵引器的径向尺寸来适应井径变化;另一方面提供滚轮与井壁的正压力,使旋转的滚轮与井壁产生动摩擦力,从而驱动牵引器前进。根据设计要求,计算了滚轮总成及摆臂总成的尺寸,尤其是对多柱塞内曲线径向液压马达的计算进行了重点研究,并在三维建模软件Solid Edge下,建立了牵引器滚轮总成和摆臂总成几何模型。基于机械系统动力学自动分析软件(ADAMS),建立牵引器的虚拟样机,对牵引器运动原理进行了仿真分析,将分析结果和计算结果对比,从而验证了设计的正确性。通过定性对牵引器带负载性能和越障性能分析,证明了牵引器能满足一定的带负载要求,同时在一定条件下具有良好的越障能力。设计牵引器液压控制系统方案,基于多学科领域复杂系统建模仿真平台(AMESim),建立液压控制系统的摆动路和旋转路等效模型,通过对模型的仿真,定量分析了牵引器的爬行速度及带负载能力。同时分析了液压系统元件中影响牵引器运动性能的因素,对提高牵引器的运动性能具有重要的指导意义。以提高摆动路溢流阀的动态刚度为目标,借助MATLAB优化工具箱中二次规划法(SQP)对溢流阀参数组合进行了优化。
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