机械毕业设计325ZJ50型石油钻机用动力绞车传动系统设计说明书
ZJ50钻机参数
ZJ50/3150D石油钻机配套技术参数XSL-450两用水龙头：最大静载荷4500kN最高转速300rpm最高工作压力35MPa中心管直径75mm和中心管接（螺纹）75/REG—LH8REG—LH 和方钻杆接（螺纹）65/8鹅颈管接头螺纹或4″油壬4LP 8牙/in 风动马达型号FMS—20额定转速2800rpm功率14.7kW额定气压0.7-0.9MPa 空气消耗量18m3/min进气管线Rc11/2额定旋扣转速80rpm最大旋扣转矩3000N·m ZP375转盘：额定静负荷5850KN最高转速300rpm最大工作扭矩32362N.m开口直径952.5mm（371/2 in）传动比 3.56外形尺寸(长×宽×高) 2468×1810×718㎜重量7970KgJC50D绞车：额定输入功率1100KW最大快绳拉力350KN钢丝绳直径Φ35mm挡绳4正4反刹车盘尺寸Φ1600x75mm主刹车液压盘式刹车辅助刹车电磁涡流刹车ZP375转盘独立驱动链条箱配套转盘型号ZP375转盘转盘输出转速0～128r/min;0～252r/min 配套电机型号及功率YZ08A 800KW额定输入转速n=970r/min额定输入扭矩T=8033N.m链条传动比i1=1.08;i2=2.125链条 1 1/2”-4排润滑方式强制润滑外形尺寸2307x720x1011mmTC315天车1.额定载荷3150 kN2.钢丝绳直径Φ35 mm3．主滑轮数6个4．主滑轮外径Φ1270 mm5．导向轮数1个6．导向轮外径Φ1524 mm7．辅助滑轮外径Φ400 mm8．辅助滑轮数4个9.辅助滑轮用钢丝绳直径%c19 mm10.捞砂滑轮外径%c762 mm11.捞砂滑轮数1个12.捞砂滑轮用钢丝绳直径%c14.5 mm13.外形尺寸（长x宽x高）3060x2860x2287(mm)14.重量6130 kg（不含滑轮起重架）YC315游车：型号：YC315型最大钩载：3150 KN滑轮外径：1270 mm钢丝绳直径：35㎜(13/8″)滑轮数量：6个外形尺寸(长×宽×高):2680×1350×974㎜重量：6842㎏DG315大钩：型号：DG315型最大钩载：3150 KN弹簧工作行程：200 mm主钩口开口尺寸：220㎜外形尺寸(长×宽×高):2953×890×830㎜重量：3410㎏。
机械制造专业毕业论文--滚筒式绞车传动系统设计
摘要滚筒式绞车是结合了提升绞车JT0.8 ×0.6型号的技术参数以及调度绞车JD-11.4行星齿轮传动结构来设计的。
目的是使此提升绞车能在节省空间的条件下完成较大的传动比的要求。
目前，很多提升轿车都向着标准化、体积小、重量轻、结构紧凑、高效节能、寿命长、噪音低、一机多能、大功率、外形简单等方向发展。
因此，使得我们需要在结构上对提升机进行改进，而调度绞车的行星齿轮传动对此改进将会起到很大的作用，因为行星轮传动具有较大的传动比、高效、噪音小、结构紧凑等特点，刚好可以满足上述要求。
因此，我的毕业设计“滚筒式绞车”就是对两种绞车在结构和性能上的综合，使其达到最优的设计效果，具有所需的功能。
关键字滚筒式绞车提升绞车调度绞车行星齿轮AbstractThe roller type car is a technique to joins together to promote the winch JT0.8*0.6 model numbers parameter and adjust a degree the winch planet JD-11.4 wheel gear spreads to move the construction to design of.The purpose is a request to make this promote winch can complete while saving the spatial term bigger spreading move the ratio.Current,a lot of promote the winch all the facing standard series turns,the physical volume is small,the weight is light,construction tightly packed,economize on energy efficiently,the life span is long,low noise,a machine can much,big power,shape etc.direction development.Therefore,make us needing on the construction to promote the winch proceed the improvement,but adjusts a very big function,because the planet wheel gear spreads to move to have the very big spreading moves the ratio,efficiently,the noise is small,the characteristics of the construction tightly packed,can satisfy the above request at the right moment.Therefore,my graduate design "roller type winch"g is to two kinds of winches to go forward with the function at the construction the line synthesizes,making its attain the superior turning.Key word the roller type winch promote the winch adjust a winch improvement前言此次毕业设计师我们在学校里的最后一次综合能力的提高，它要求我们对大学里所学过的课程进行全面的了解与加深。
ZJ70钻机绞车毕业设计 (1)
西南石油大学《石油设备与工具方案设计课程设计》题目名称：JC70D2钻井绞车学生姓名：**学生学号**********专业年级：机械工程及自动化2009（矿机）指导教师：钟功祥、何畏评阅教师：钟功祥、何畏完成日期：2013.1.111选题目的和意义从国内外石油钻井的现状及发展趋势和研究方向来看，为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探和开发，美国、德国、法国、意大利、加拿大、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发了各种类型的石油钻机。
其中美国的钻机技术和销售业绩在世界上稳居首位，所以与国际技术接轨，实际上是与以美国为代表的钻机技术及API规范接轨。
就我国目前普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在20世纪60年代已经成熟，到70年代得到迅速发展。
近年来，国外钻机在传动方式和结构形式方面的改进发展很快，交流变频电驱动已经广泛使用，以及绞车无级调速和新型的刹车系统的设计和改进有着突飞猛进的发展。
我国目前的深井是塔里木塔河油田的塔深（井深8408米2006年）其被誉为亚洲第一深井，而美国早在1974年在世界上最深的地质井深12226米。
这些惊人的数字都是离不开钻机绞车这一重要设备的。
石油钻机在规模上有两极发展的趋势，即深井钻机大型化和轻便钻机小型化。
2国内外研究现状分析国内外钻机绞车在传动方式和结构形式方面的改进发展很快，交流变频电驱动、步进电机已经广泛使用，以及绞车无级调速和新型的刹车系统的设计和改进有着突飞猛进的发展。
深井钻机趋向大型化，钻深能力已达15000m，最大钩载达12500 kN。
为了提高起升工作效率，绞车功率趋向于提高。
一般大型绞车由4台大扭矩的直流电动机驱动，采用强制水冷盘式刹车，起升钢丝绳直径50mm。
钻井泵单台最大功率1618 kW，最高压力52.7 MPa。
原苏联、罗马尼亚的钻机系列中，绞车输人功率最大1838 kW。
通过对绞车的转动原理、电机的选择、主滚筒的力性能核算、刹车系统的改进使得ZJ70钻机绞车整体得到了良好的改进与优化3总体设计方案3.1. JC70D2绞车概述JC-70D2绞车传动是ZJ70D系列钻机的传动系统之一，它不但担负钻机起下钻具和下套管及上卸扣, 还担负着钻头钻进过程中控制钻压、处理事故，以及提取岩芯筒，试油等作业。
钻机驱动设备与传动系统
④ 通用特性
最内层的等油耗率曲线 表明发动机最经济的工 作范围。 Z12V190B柴油机的通 用特性曲线
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(4) 石油机械常用柴油机
① Z190系列钻机柴油机
济南柴油机厂研制生产的Z190系列柴油机包括 有 Z8V190，Z8V190-1，Z8V190-2和Z812V190B， Z12V190B-1，Z12V190B-2等基本机型及相应的 配套机座（即带有风扇、水箱和底架的动力机组， 如PZ12V190B）。此外，还发展有能适应不同环 境、满足不同性能要求的专用机型。 Z190系列柴油机是国产钻机用动力机，也可用 于固定发电、船舶、内燃机车及其他工程机械。
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② 负荷特性
定转速下，ge,GT,tr,pk随功率Ne 而变化的规律，称负荷特性，其 中GT为每小时油耗。 依据负荷特性，可确定动力机在 定转速下工作时的经济负荷，即 耗油率最小的功率范围。由坐标 原点引射线与ge曲线相切，切点 所对应之功率即最经济的功率， 因为该点Ne与ge比值最大。 Z12V190B型柴油机负荷特 性曲线。
170000 26000 70～100℃ -
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6.3 柴油机驱动钻机工作特性
（1）绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动特性的要求 ① 绞车 按绞车工作特点，对动力机组的要求是： a、能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围5～10。
b、具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击和轻 度卡钻。
液力偶合器主要由泵轮，涡轮、外壳和输入输 出轴组成。
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柴油机－偶合器驱动主要优点是：传动柔性，可吸 收震动与冲击；涡轮轴可随外载变化而自动变速， 可防止工作机过载，即使外载增加导致涡轮制动， 动力机（主动轴）仍可以某一转速工作而不熄火。 扭矩的计算式为：
兰石ZJ503150D钻机使用说明书
兰州石油化工机器工程有限责任公司
LS Petrochem Machinery Co.,Ltd
2.7 提升系统滑轮外径
1270 mm
2.8 水龙头最大静载荷
4500 kN
中心管通径
75 mm
2.9 转盘开口名义直径
698.5 mm（271/2″）
转盘档数
2档
2.10 泥浆泵台数×功率
2 台×956 kW
兰州石油化工机器工程有限责任公司
LS Petrochem Machinery Co.,Ltd
输出电流
1800 A（DC，长期）
2.15 泥浆罐有效容积
270 m3
2.16 双立管高压管汇
4″×35 MPa
2.17 供气系统
储气罐总容积
7 m3
供气最高工作压力
1 MPa
2.18 柴油罐总容积
80 m3（45 m3+35 m3）
图号
名
称
数量 单重（kg）
备
注
前部
1
30000
6800×2665×2765
后部
1
22000
6800×2340×2998
G07.12A.00 电驱动泵装置（3NB-1300C） 2
37680
G08.05.00
转盘独立驱动
1
5096
111.27.00
JJ315/45-K 井架
1
62194
G12.10.00
电压
600 V
频率
50 Hz
辅助发电机组台数×功率
1×292 kW（CAT 3406）
柴油发电机组型号
SR4B
转速
1500 rpm
ZJ50L钻机安全操作规程(兰石国民油井公司)
ZJ50/3150L钻机安全操作规程(兰石国民油井公司）一、钻机主要技术参数1．名义钻井深度m 3500-5000m（114mm钻杆）2800-4500m（127mm钻杆）2．最大钩载 kN 3150KN3．最大钻柱重量 160t4．绞车最大输入功率 1100kw（1500马力）5、绞车档数 4+2R6、钻井钢丝绳直径Ф35 mm7、提升系统最多绳数（顺穿） 12根8、最大快绳拉力 340KN9、转盘开口名义直径 952.5mm10、转盘档数 4+2R11、泥浆泵型号及台数 3NB1300Cx2台12、单台泥浆泵最大输入功率 960kw（1300马力）13、泥浆泵最大工作压力 35Mpa14、井架形式及有效高度 K型，45m15、井架大腿底部铰链支承中心距 9.11m16、钻台高度 7.5m17、转盘梁下净空高 6.26m18、柴油机组型号及台数 G12V190PZL-3/Ox3台19、单台柴油机标定功率 810KW20、柴油机标定转速 1300r/min21、泥浆罐总容积 280m³二、钻井设备安装与试运转前期准备条件1、钻前施工1.1.钻机安装前，参考钻机基础图（详见说明书）平整井场，打好基础。
基础的深度和结构由用户根据井位处的地质条件和使用经验决定。
钻机基础须在同一水平面内，基础上平面的平面度允差不大于3mm（允许用钢板调整垫平）。
1.2.在浇灌水泥基础时，按照钻机参考基础图所示的位置留出大鼠洞在基础上的位置孔。
1.3.以井眼中心为基准，画出纵向和横向中心线及所有地面设备基础位置线。
2、钻机安装就位2.1.将前台左右基座按基础上的划线就位，使得左右基座的井眼指示牌与横向井眼中心线对齐，并按图纸要求装好前台底座。
2.2.安装转盘，将转盘开口中心与转盘梁指示的井眼中心对中，转盘快速轴轴线与转盘梁上的横向井眼中心线对齐，找正后焊好定位块，并用螺栓固定。
2.3.安装并找正转盘传动装置。
以转盘输入轴为基准，使转盘传动装置驱动轴与转盘输入轴两轴头法兰端面应平行，在相差90°的四点测量，其尺寸相差不得大于0.5mm，两轴头法兰端面水平距离700±2mm，两轴线在同一垂直平面内，找正后焊好定位块，并拧紧与底座间的连接螺栓。
机械毕业设计绞车说明书
摘要绞车是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备（见起重机械），又称卷扬机。
绞车能够单独利用，也可作为起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而普遍应用。
绞车又名卷扬机。
矿用提升绞车通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、利用转移方便，矿用提升绞车被普遍应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料起落或平拖，还可作现代化电控自动作业线的配套设备。
矿用提升绞车有手动和电动两类。
手动绞车的手柄回转的传动机构上装有停止器(棘轮和棘爪)，可使重物维持在需要的位置。
装配或提升重物用的手动绞车还应设置平安手柄和制动器。
手动绞车一样用在起重量小、设施条件较差或无电源的地址。
电动绞车普遍用于工作繁重和所需牵引力较大的场所。
单卷筒电动绞车（图）的电动机经减速器带动卷筒，电动机与减速器输入轴之间装有制动器。
为适应提升、牵引和回转等作业的需要，还有双卷筒和多卷筒装置的绞车。
例：安装在直升机上的救援设备，要紧功用是将人或物吊起、放下，自有动力，可操纵，直升机在维持高度悬停时，通过绞车手的操纵可收放钢索将人或物吊起放下。
JT系列提升绞车可供煤矿、金属矿、非金属矿在倾斜巷道作起落物料和人员之用，也可作为小型竖井的提升设备。
据制造工艺的不同，可把提升机的滚筒结构分为铸造一焊接混合型(支轮为铸造，滚筒为焊接)和焊接型。
机械传动系统包括减速器和联轴器,矿井提升机主轴的转数由于受提升速度的限制，一样在l0一60转／|分之间，而用作拖动的电动机的转数，一样在480一960转／分之间。
如此，除采纳低速直流电动机拖动外，一样情形下不能将主轴与电动机直接联接，中间必需通过减速器。
因此减速器的作用是减速印传递动力。
联轴器由半联轴器、柱销等零件组成。
由于柱销具有缓冲和减震作用，因此具有传动平稳、噪音小、平安靠得住、易于保护等优势。
主轴与减速器输出轴的连接采纳齿式联轴器。
润滑系统是一切机械系统中很重要的一个环节。
ZJ50LDB-2钻机使用说明书中原钻一
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ZJ50型石油钻机用动力绞车传动系统设计专业：机械设计制造及其自动化学生：指导教师：完成日期：2014.05.20石油钻机是油田油气勘探开发极其重要的工具。
石油钻机一般由旋转设备、循环系统设备、起升系统设备、动力驱动设备、传动系统设备、控制系统设备、钻机底座和辅助设备组成。
绞车是石油钻机速度变化及维持外头恒定钻压的重要机构，是钻机的核心部件，直接决定着钻机钻进能力。
传统机械传动绞车体积大、质量重、结构复杂，很难较好地满足新型钻井工艺的要求。
ZJ50 绞车传动简单，结构紧凑，功率大且利用率高，调速性能好，安全可靠。
本文在对ZJ50型绞车的整体结构及工作原理认真研究的基础上，运用Pro/E 对ZJ50绞车传动系统的所有组成元件进行三维建模；并对滚筒、滚筒轴等重要部件进行安全校核；最后运用ANSYS对滚筒、滚筒轴和滚筒轴装配体进行有限元分析，根据分析结果判断ZJ50型绞车设计是否合理，能否满足正常工作要求。
ZJ50型绞车传动系统的设计优化为绞车发展提供理论参考，具有一定的工程应用价值。
关键词：绞车传动系统，Pro/E，滚筒和滚筒轴，ANSYS，静态和模态分析Oil drilling rig is a very important tool in exploration and development of oil and gas. Oil drilling rig generally consists of Rotating equipment, recycling equipment, lifting equipment, power equipment, transmission equipment, control systems and equipment, drilling rig substructure and auxiliary equipment. The winch is an important mechanism of drill speed changes in oil and maintains constant drilling pressure and is also a core component of a drilling rig, directly determining the drilling ability. Traditional mechanical draw works bulky, heavy, complicated construction, so it is difficult to satisfy the requirement of new drilling technology.ZJ50 winch is simple, compact structure, large power and high utilization rate, good speed performance, safe and reliable.Base on the study of the overall structure and working principle of ZJ50 winch, we make three-dimensional modeling of components of transmission system by Pro/E. And then check the safety of drum, drum shaft and other important components. Last, finite element analysis on the drum, drum shaft and drum shaft assembly by ANSYS. From the results of the verification ，we know that the design of ZJ50 winch is reasonable, and it can meet the normal requirements. The optimization of ZJ50 transmission system provides a theoretical reference for the winch development, and has certain engineering application value.Key Words: Winch transmission system, Pro/E,Roller and roller shaft, ANSYS,The static and modal analysis摘要Abstract第一章绪论 (1)1.1石油钻机结构简介 (1)1.2绞车的结构简介 (1)1.3绞车的功能及分类 (2)1.4本次毕业设计的研究背景与意义 (3)1.5石油钻机国内外的发展状况 (4)1.5.1石油钻机国内的发展状况 (4)1.5.2石油钻机国外的发展状况 (5)1.6本次毕业设计目的 (7)1.7本次毕业设计的任务及要求 (9)第二章 ZJ50型绞车传动系统介绍 (10)2.1 ZJ50型绞车的主要技术标准及设计原则 (10)2.1.1 绞车的使用工况及要求 (10)2.1.2主要技术标准及设计原则 (11)2.2 ZJ50型绞车结构及工作原理 (11)2.2.1绞车结构组成 (11)2.2.2 绞车工作原理 (12)2.3 绞车传动系统参数 (13)第三章零件的三维造型 (14)3.1三维造型概念 (14)3.2 Pro/E 概述 (14)3.3 Pro/E的特点和优势 (14)3.4具体的零部件造型 (16)3.4.1中间轴链轮的绘制 (16)3.4.2整个传动系统零部件的装配图及爆炸图 (26)3.5零件图绘制总结 (29)第四章 ZJ50型绞车传动系统主要部件的计算校核 (30)4.1主刹车带校核 (30) (30)4.1.1钢（刹）带两端的拉力和制动力的计算4.1.2钢（刹）带强度校核计算 (32)4.1.3钢（刹）带铆接强度校核计算 (32)4.2主刹车带校核结论 (33)第五章 ZJ50型绞车传动系统关键零部件的有限元分析 (33)5.1有限元法应用 (34)5.1.1 ANSYS软件简介 (34)5.2 ZJ50型绞车滚筒的静力分析 (34)5.2.1 建立滚筒模型 (34)5.2.2 滚筒材料温室性能参数 (35)5.2.3 模型的网格划分 (35)5.2.4 边界条件 (36)5.2.5 载荷工况分析 (36)5.2.6 求解并分析结果 (37)5.3 ZJ50型绞车滚筒的模态分析 (39)5.3.1 滚筒有限元模型的建立 (39)5.3.2 施加约束并求解 (39)5.3.3模态结果分析 (39)5.4 ZJ50型绞车滚筒轴的静力分析 (43)5.4.1建立滚筒轴模型 (43)5.4.2 滚筒轴材料温室性能参数 (44)5.4.3 模型的网格划分 (44)5.4.4 边界约束条件 (45)5.4.5 载荷工况分析 (45)5.4.6 求解并分析结果 (46)5.5 ZJ50型绞车滚筒轴的模态分析 (48)5.5.1 滚筒轴有限元模型的建立 (48)5.5.2 施加约束并求解 (48)5.5.3 模态结果分析 (49)5.6 ZJ50型绞车滚筒轴装配体有限元分析 (53)5.6.1 建立滚筒轴装配体有限元分析模型 (53)5.6.2 材料属性定义 (54)5.6.3 网格划分 (54)5.6.4 定义边界条件并施加载荷 (54)5.6.5 求解并分析结果 (55)总结与展望致谢参考文献第一章绪论1.1石油钻机结构简介在石油钻井中，带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然气。
一部常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成。
一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。
其主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）及钻井泵（现场习惯上叫钻机八大件）、动力机（柴油机、电动机、燃气轮机）、联动机、固控设备、井控设备等。
1.2绞车的结构简介钻井绞车是钻机起升系统设备之一，是钻机的核心部件。
基本结构构成：1、滚筒、滚筒轴总成；2、制动机构：主刹车和辅助刹车；3、猫头和猫头轴总成；3、传动系统：传递动力、内变速（多挡位）；4、控制系统：离合器、摘挂挡、司钻控制台；5、其它：润滑系统、壳体支撑系统。
图一图二1.3绞车的功能及分类（1）主要功能：1、起下钻具和下套管；2、控制钻压和送进钻具；（2）其它功能：根据绞车结构形式不同附带的功能也不同。
1、带猫头结构：上卸钻具丝扣、起吊其它重物等；2、整体起放井架和底座；3、双滚筒绞车：钢丝捞砂作业、提取岩心。
（3）要求：1、绞车要有足够大的功率。
满足最大拉力、最高转速、足够的寿命；2、绞车滚筒要有足够的尺寸和缠绳容量；3、绞车要适应宽范围的载荷变化，要有最高的功率利用率；4、绞车要有灵敏、可靠的刹车机构和足够能力的辅助刹车，能够准确地调节钻压，均匀送进钻具，控制钻具下放速度，刹车机构要耐热、耐磨；5、绞车要具有刚劲的支架和底座；密闭润滑；6、司钻操作要省力、方便。
（4）根据绞车功能不同有不同的绞车结构：1、带捞砂滚筒和不带捞砂滚筒，即通常说的单滚筒绞车和双滚筒绞车；2、无猫头轴绞车。
钻机钻台上单独配置液压猫头。
（5）根据绞车传动形式不同有不同的绞车结构，这是绞车设计中变化最多的结构。
1、单轴绞车。
绞车只有滚筒轴，结构非常简单。
典型实例：车装钻机绞车外变速（阿里森变速箱）；交流变频传动调速电机驱动绞车；2、双轴绞车：类似于单轴绞车，绞车内无变速功能，只是比单轴绞车多了猫头轴；3、三轴绞车：绞车中增加了一根动力输入的传动轴，绞车内变速。
其结构较单、双轴复杂。
我国早期和传动的绞车都是这种形式；4、多轴绞车：将四轴以上的绞车都称之为多轴绞车。
即动力输入轴、中间轴（多根）、猫头轴、滚筒轴；5、独立猫头轴－多轴绞车：绞车主体（输入轴、中间轴、滚筒轴等）低位安装，位于后台底座，小功率的猫头轴高位安装，位于钻台上；6、齿轮传动单轴绞车：现在电驱动钻机中普遍实用的结构，直流或交流变频调速电动机直接驱动减速或变速齿轮箱，以驱动滚筒轴。
（6）根据绞车制动形式不同有不同的绞车结构：1、近距离刹车制动绞车；2、远距离带刹车制动绞车；3、气动无刹把带刹车制动绞车；4、液压盘式刹车制动绞车；5、水刹车辅助刹车绞车；6、电磁涡流刹车辅助刹车制动绞车；7、水冷气动盘式刹车辅助刹车制动绞车。