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陆地钻机钻杆 自动传送系统结构设计及运动学分析 口 杨 萍 口 曾 辉 口 张淑珍 口 李春玲 兰州理工大学 机电工程学院 兰州 730050 摘 要 ：结合 陆地科学石油钻探机的工作要求 ．设计 了一套钻杆 自动传送 系统 ．介绍 了系统 的机构组成 以及工作原 理 ；通过建立系统空间模型，进行 了运动学分析和速度分析 ，得到了系统的雅克比矩阵，为系统的运动控制等进一步研究 提供 了理论基础 。利用ADAMS仿真软件对系统模 型进行模拟仿真，得到 了末端机械手运动学仿真曲线．验证 了设计方案 的可行 性 。 关键词 ：钻杆 自动传送系统 结构 运动学分析 数值仿真 中图分类号：TH113．2：TE921 文献标识码 ：A 文章编号：1000—4998(2014)09—0009—04 1 概述 道 钻 杆 自动操 作 系统是 实 现 自动化 钻井 的重 要 组成 部 分 ，其 主要 用 于海 洋钻 井 ．陆地 钻井 应用 较少 。20世 纪 40年 代 ．国外 开 展 了钻 杆 排放 系统 机械 化方 法 的研 上机械臂 机械 究 …。60年 代 ．自动 化程 度较 高 的钻杆 排 放 系统开 始投 平移油缸 臂机 上机械臂 入 商业 应 用 。80年 代 ．钻杆 自动排 放 系 统 的设 计 和开 中部支架 械手 发 趋 于成熟 ．产 品也 呈 现 出多样 化和 系列 化 的发 展 态 锁死制动器 、螺纹载荷 补偿 油缸 一 钻杆 势 I2J。国 内对 钻 杆 自动 化操 作 系 统 的gF究 和应 用 尚处 液压 马达 上机械臂 于起步 阶段 ．钻 杆传 送工 作 多依 赖于 人工 操作 ．结 构 复 下部支架 下臂伸 杂 ，安 全 可 靠性 差 ，工 作 效 率低 ，自动 化程 度 相 对 国外 下机械臂支架 缩油缸 下臂机 械手 差 距较 大 ．远不 能 满足 现代 自动 化钻 井 的要求 [33。为 了 底部行走小 减 少陆地钻 机起 下钻作 业时 间 ．降低 工人 劳动 强度 ．增 下机械臀一，下行走轨道 加 钻井 安 全性 能 ，提高 钻井 效率 ．本文 提 出一 种结 构 简 ▲图 1 钻杆 自动传送系统结构图 单 、操 作 方 便 、能 全程 实 现 自动