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车载式高温不压井修井作业机卡瓦系统的设计与分析（硕士学位论文），共58页。
【摘要】 我国大部分油田修井作业装置仍然以人工作业为主，这使得工人的劳动强度大、过程繁琐、同时伴随着很多危险，因此开发自动化程度较高的修井作业装置尤为重要。本文针对蒸汽驱注式高温不压井修井作业机强制起下系统中卡瓦系统的重要零件进行有限元分析，卡瓦是油田修井作业中起下油管的重要的夹紧工具，当前国内在起下油管时还是以手工操作为主，本文设计的修井机能实现自动化。同时，本文还将这种修井装置设计成了车载式结构，这是因为大多数的油厂都在野外，所以为了提高修井的速度，方便修井装置应用于各个油厂，降低修井成本。根据车载式高温不压井修井作业装置空间的限制和夹紧油管时卡瓦所需要承担的重量，设计了卡瓦体的基本结构。在满足自锁的条件下，计算出卡瓦体内壁与油管外壁之间的摩擦系数。另外，在满足自锁的条件下设计出凸轮旋转夹紧式卡瓦结构。同时根据相应的参数对重要的承载部件进行力学分析。首先，对修井机卡瓦的国内外的现状进行了分析，做了大量的前期准备，针对修井机中卡瓦的结构做了详细的研究，研究了卡瓦的工作条件，卡瓦体与卡瓦外套在施加载荷后的接触情况，以及凸轮轴和轴座的变形情况。其次，通过分析用solidworks建立了系统的几何模型，又分析了系统的结构和工作原理，建立了系统的力学模型。应用相应的命令将模型导入ANSYS中进行静态结构分析，求出施加载荷后的位移形变和应力形变。最后，通过求解的结果进行分析，与材料相应的许用应力进行比较，验证卡瓦系统重要零件是否失效。
【关键词】 修井机； 卡瓦系统； 静态结构分析； 失效；
目 录
摘 要I
Abstract II
第一章 绪 论1
11 论文研究的背景和意义 1
12 卡瓦国内外的发展概况 1
13 课题主要研究的内容 6
第二章 修井作业机总体结构与卡瓦系统总体方案设计8
21 修井作业机总体结构 8
22 卡瓦系统总体方案设计 11
23 本章小结 15
第三章 卡瓦系统关键零件的设计16
31 卡瓦的确定 16
32 卡瓦体的受力分析 17
33 凸轮轴各段轴径的确定 18
331 轴径的确定 19
332 凸轮的工作情况 19
34 键的选取 20
35 本章小结 21
第四章 卡瓦系统重要承载部件的有限元分析23
41 ANSYS 的简介 23
411 ANSYS 的含义 23
412 ANSYS 应用的领域 23
42 卡瓦体、卡瓦外套、凸轮轴和凸轮轴座的前处理 24
421 模型的建立 24
422 卡瓦体的网格划分 25
423 卡瓦外套的网格划分 26
424 凸轮轴的网格划分 27
425 凸轮轴座的网格划分 28
43 卡瓦体的有限元求解 29 沈阳工业大学硕士学位论文
431 卡瓦体接触面约束的添加 30
432 卡瓦体有限元分析的后处理 30
44 卡瓦外套的有限元分析 33
441 模型边界条件的确定 33
442 卡瓦内壁当量摩擦系数的确定 33
443 卡瓦外套应力分析的数学模型 34
444 卡瓦外套接触面约束的添加 35
445 卡瓦外套有限元分析的后处理 35
45 凸轮轴的有限元分析 37
451 凸轮轴应力分析的数学模型 37
452 凸轮轴接触面约束的添加 37
453 凸轮轴的有限元分析的后处理 41
46 凸轮轴座的有限元分析 42
461 凸轮轴座应力分析的数学模型 42
462 凸轮轴座接触面约束的添加 42
463 凸轮轴座的有限元分析的后处理 43
47 本章小结 44
第五章 结 论 45
参考文献 46
在学研究成果 48
致 谢 49
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