轮式电动扶正器的设计（全套完整有CAD）

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《轮式电动扶正器的设计（全套完整有CAD）》修改意见稿

1、“.....提出轮式电动扶正器的方案，并对该方案的原理进行了详细的说明。同时通过对扶正器的重要部件进行了详细的设计，给出些零件的加工工艺并分析了该扶正器工作过程中的优点。最后对扶正器的装配做了简单的描述，可以进步了解零件的配合，方便扶正器的使用。扶正器的优化设计对于轮式电动扶正器而言其弹簧的设计是非常关键的个环节，如果弹簧力过小，扶正器在竖直套管中工作时，在下部切割刀具离心力的作用下，很难保证整个装置的居中相反，如果弹簧力过大，则会使整个结构复杂笨重，支撑臂容易被损坏，增加电机功率。扶正器的前期设计仅利用传统的方法进行设计计算，满足定的强度要求，但随着机械优化设计的发展，越来越多的设备需要进行优化设计，以使扶正器的功能达到最优化。.机械优化设计的基本理论机械优化设计的数学模型优化设计的数学模型是描述实际优化问题的设计内容变量关系有关设计条件和意图的数学表达式，它反映了物理现象的各主要因素之间的内在联系，是进行优化设计的基础......”。

2、“.....设计变量约束条件目标函数是优化设计数学模型的三要素。设计变量在设计的过程中可以进行调整和优化的独立参数。约束条件设计空间是所有设计方案的集合，但这些设计方案有些是工程上不可以接受的。因此利用数学以及工程上的条件对设计方案进行约束。如个设计满足所有对它提出的要求，就称为可行设计。个可行设计必须满足些设计限制条件，这些限制条件称作约束条件，简称约束。约束又可按其数学表达形式分成等式约束和不等式约束两种类型等式约束不等式约束目标函数为了对设计变量进行评价，必须要设计个关于设计变量的目标函数，使其满足在设计目标函数是应注意目标函数必须包含全部设计变量，所有的设计变量必须包含在约束函数中。优化设计问题般数学形式设计变量目标函数与滑块及底座之间铰接，所述滑轴靠近中接头侧开有供推块滑动的通孔，通孔通过滑轴的轴线，销钉的高度大于滑轴直径。所述梯形丝杠传动机构包括相互配合的梯形丝杠和螺母，梯形丝杠输入端通过联轴节与电机连接，螺母输出端与螺母推块固定连接......”。

3、“.....电机正转通过梯形丝杠传动机构带动推杆动作，推杆拉着滑块上移，压缩弹簧，扶正器支撑臂收缩，方便扶正器下入套管中，此时扶正器的支撑臂与套管壁始终不接触。当扶正器下入到指定位置后电机反转，利用梯形丝杆的传动，将支撑臂打开到与套管接触，后电机停止转动，起到扶正作用。当工作结束后，给电机供正向电，再使支撑臂收起，从而方便扶正器的提起。对该设计方案的几点说明扶正器支撑臂通过支撑轮与套管接触，避免了两者的直接接触，减少了冲击，可以有效地提高支撑臂的寿命扶正器在工作过程中靠弹簧的弹力进行扶正，弹簧驱动避免了电机驱动中的电机短时过载而烧毁电机现象该扶正器通过梯形丝杠机构变电机转动为直线运动，梯形丝杠具有自锁功能，避免了在弹簧力作用下支撑臂自动张开该扶正器在工作过程中，当推块松开时，扶正器支撑臂是靠弹簧压力作用而张开，并不是靠推块推动，所以当电机失灵时，该扶正器相当于普通的机械扶正器，可以有效的实现其的上拉与下行，满足其在正常工作过程中的需要......”。

4、“.....扶正器主体不受拉力，避免了下部过大拉力对扶正器主体的损坏图轮式电动扶正器结构承压管电机梯形丝杆螺母中接头推杆滑轴滑块支撑臂底座轮式电动扶正器尺寸的设计支撑臂支撑臂是扶正器中最重要的个部分，其设计的好坏将直接影响到整个设备的稳定性与可靠性，因此需要对其进行详细的设计。通过前期的调研与分析，在设计扶正器时参考石油套管的尺寸进行设计，该扶正器结构以寸管内径作为设计基准,考虑支撑臂两连杆角度为度时进行相应的设计计算。计算时滑轴直径去，利用几何原理得到式。图支撑臂简化几何模型根据图对支撑臂在套管中的简体模型，套管外径为，滑轴的半径为，带入相应的几何参数，并利用相应的几何关系可以求得此时支撑臂的长度为，对支撑臂的长度取整为。在设计过程中考虑到承压筒的外径，则可以利用相应几何原理，勾股定理求得支撑臂夹角为度。该种扶正器是种纯机械的运动方案，可靠性较好，但其需要其上部的平台提供扭矩来达到其的旋转，结构复杂。同时该扶正器在支撑臂张开后其工作完成后无法自动复原......”。

5、“.....而其工作之后需要上提时则比较困难。在该扶正器的基础上可以增加个弹簧机构，以实现该扶正器在工作完成之后，利用上部平台的扭矩使销轴上移，然后利用弹簧回复力的作用将其滑块退回，是支撑臂收起，从而方便其上提。液压驱动式扶正器该扶正器的基本工作原理同转盘式扶正器的工作原理基本相同，但其主要的改变在于在心轴与外筒直接安装了活塞，组成个封闭的液压缸活塞的另端则是推杆，将运动传递到滑块，滑块则与支撑臂相连。在工作过程中液压缸内别压入液体，随着压力的增加，活塞开始上移，活塞的移动带动推杆发生运动，推杆推动滑块运动，滑块带动支撑臂运动，实现支撑臂的张开。当工作完成后可以通过液压缸的泄压，实现推杆与滑块的回复运动，实现支撑臂的收缩。图液压驱动扶正器心轴支撑臂滑环推筒外筒活塞该扶正器是利用液压缸内的液体压力作用，推动活塞实现支撑臂的张开，运动的过程平稳且没用冲击力，可以承受定的载荷。但其需要设计套单独的液压系统来实现这些功能，结构方面比较复杂......”。

6、“.....可变径的范围较小。在外界力的作用下可以实现其微小范围内的变径。其结构相对简单，稳定性好。但容易出现卡钻等现象，且制作成本较高，因此在实际应用中采用的比较少。工作原理变径扶正器可膨胀管端为整环，另端为半开式扶正条，其中部为薄壁结构，可膨胀管与内筒为螺纹联接，与锥管为锥面配合锥管液缸内套依次装在内筒上，内套装在液缸内部，组成液压缸，内筒开有径向通孔与液压缸相通。下井时可膨胀管上扶正条处于收缩状态，直径较小，减小扶正条与套管内壁的摩擦，当扶正器下到预定位置时，开泵，使液缸内压力增加，液缸推动锥管沿内筒移动，锥管锥面推动可膨胀管扶正条外移，实现扶正功能。滑块向上移动，支撑臂自动收缩，扶正器顺利下井同理，当扶正器向上运动时，上挡环挡住上滑块使其向下运动，使扶正器不易被卡住。该类型扶正器变径范围较大，上提下行过程中阻力较小，可重复利用，特别适合随钻测量仪器的扶正。图伸缩式扶正器调径扶正器固井前开泵打压，流体经本体的传压孔进入液缸的液压腔，憋压，将剪切螺钉剪断......”。

7、“.....使原本靠在刚性扶正器上的弹性扶正条向外扩张，使套管在原本刚性扶正器的基础上进步压紧套管壁，实现进步提高套管居中的目的。当压力平衡或泄压时，由钢球止退机构实现自动锁紧。该类型扶正器主要是钻水平井或者定向井时使用的扶正器，本扶正器在入井时可膨胀弹性扶正片,其具有较小的外径，套管柱下入过程中摩阻较小且可利用刚性扶正器进行扶正。套管串入井后可以通过液缸液压作业增大弹性扶正片的外径，并由钢球止退机构实现其的自动锁紧。该工具具有较大的复位力。对于水平井定向井具有较好的扶正效果。图调径扶正器扶正器本体固定螺钉液缸上定位套剪切螺钉止退机构弹性扶正片刚性扶正器下固定环.课题研究的目的本课题为轮式电动势扶正器的设计，根据实际的需要，在现有扶正器的基础上进行改进，增加轮式结构以减少扶正器下井过程中的摩擦问题，利用电动机进行驱动控制扶正器支撑臂的收缩。对该扶正器进行详细的结构设计，介绍其工作原理，装配过程及顺序，编写了部分零件的加工工艺并利用对其进行三维建模，对其进行运动仿真......”。

8、“.....扶正器的结构设计.扶正器工作的基本原理扶正器是钻井采油过程中不可缺少的工具之，属固井工具，它制造简单，结构美观，牢固耐用。扶正器内连接抽油杆，外部接触套管臂，从而可以有效的减少抽油杆与套管接触，减少其摩擦。其连接在抽油杆上，利用扶正套的外径大于抽油杆接箍外径起扶正作用利用扶正套是高强度耐磨材料，与油管接触从而使扶正体磨损,减少油管磨损，以达到防偏磨的目的。随着现代技术的发展，各种水平井以及斜井中井下机器人的利用技术的成熟，各并且利用轮式机构的设计，将之前的滑动摩擦变为滚动摩擦，在不改变支撑力的前提下，有效的减少了摩擦力，提高扶正器的使用寿命。使扶正器在保证其正常扶正作用的前提下，可以提高其在工作中的可靠性。同时通过电机与弹簧组合来控制支撑臂的张开角度与支撑直径，从而实现扶正器在多种尺寸套管内的工作。扶正装置的发展现状扶正器主要分为常规扶正器与新型扶正器两种。常规扶正器指套管油管中用于固定套管及抽油杆的扶正器。抽油杆扶正器可以保证油管的居中......”。

9、“.....抽油杆在油管中的居中度严重影响着抽油杆及油管寿命，而扶正器安放的好坏又是套管抽油杆居中与否的基础。不同类型扶正器的性能对套管抽油杆的下入和最终的居中度有着不同的影响。目前国内使用的套管扶正器主要有三种刚性扶正器,其扶正力为最大,有导流功能,但刚性也最大双弧弹性扶正器,其扶正力为单弧扶正器的两倍单弧弹性扶正器,其扶正力比双弧弹性扶正器较小。目前国内水平井的固井工程是在在井的水平段选用双弧弹性扶正器和刚性扶正器间隔加入的方法,每加只弹性扶正器和个刚性扶正器,其扶正力足以支撑起平躺套管的重力,从理论计算和实际施工结果看其可以有效的保证套管居中度并满足大于水平井固井水泥浆体系的要求。随着技术的不断发展，为了满足不同的扶正要求，新型的扶正器也不断地涌现。如可变径扶正器电动扶正器等同时，各种不同类型的扶正器组合利用是可以弥补单扶正器下入时存在的缺陷，可以有效提高的扶正效率......”。

[机械设计论文]（终稿）轮式电动扶正器的设计（全套完整有CAD）[任务书+开题报告+论文+图纸+翻译全套]