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螺杆钻具万向轴有限元结构分析

黄远滨，曹道坤，孙宏飞，陆天明

（渤海石油装备（天津）中成机械制造分有限司，天津300280)

摘要：针对螺杆钻具工作原理及其主要承受的复杂负载情况，以7LZ172型螺杆钻具为研究对象，对球铰接万

向轴进行受力分析，利用SolidWorksSimulation软件进行有限元分析，得出结构应力较大的位置，并提出针对性

的改进建议，以降低滚柱、铰接轴和铰接头失效概率。

关键词：螺杆钻具；球铰接万向轴；受力分析；有限元分析

中图分类号：TE921文献标识码：BDOl:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2025.01.13

0引言本文主要介绍的是球铰接式万向轴

万向轴是螺杆钻具的主要部件之一，是连接螺杆1球铰接万向轴力学性能分析

钻具马达转子和传动轴的中间构件，其作用是：①把转1.1工作原理

子的平面行星运动转变为传动轴的定轴运动；②把马球铰接式万向轴主要是通过弧形滚柱与铰接轴及

达转子的驱动转矩和自转转速传递给传动轴和钻头。铰接头连接方式来传递马达的扭矩和转子转动（图1）。

系统。该系统不仅能实时、精细化监控生产全链条，还2000(3):6-8.

能通过分级预警机制有效提前识别并应对潜在的运行[2］彭传新，尤长虹，李兵役，等.影响卷烟焦油量的因素探讨[J].

风险与故障点，大大提升生产线的稳定性和效率。值得烟草科技，2000(11)：5-8.

一提的是，利用VUE框架对模型进行可视化部署，使[3］黄威.微波检测技术在烟支重量控制系统中的应用[J].烟草

科技,2006(3)：15-18.

系统的直观性与可操作性大大增强，生产管理人员能

［4】李昭.PROTOS70卷烟机运行参数与烟支重量稳定性关系[J].

够迅速掌握生产动态，做出更加精准、及时的决策。同

科技创新导报，2019,16(24）：74,76.

时，结合.Net框架的多线程运行能力，实现了对重量异

[5］杨舒涵，董婧，胡涛.基于SPC的卷烟加工过程产品质量

常等关键指标的即时预警，进一步保障了产品质量的缺陷预警方式与应用[J.科技创新与应用，2023，13（32)：

稳定性与一致性。144-148.

在ZJ118卷烟机组的实际试运行中，该系统表现[6］吴小超，张怡，沈军，等.基于PFMEA的卷包机组实时质量

风险识别方法[J].

出卓越的性能，7d内使设备效率提升了2.63%,降低

了生产成本和管理成本，充分验证了该方案的经济性[7］加雷斯·詹姆斯，丹妮拉·威滕，特雷弗·哈斯帖.统计学习

与实用性。随着技术的持续优化与应用的深入推广，这导论：基于R应用［M].王星，译.北京：机械工业出版社，

一模式将在推动烟草行业数字化转型、提升整体竞争2015:268-270.

［8］魏伟一，李晓红.Python数据分析与可视化：微课视频版（第

力方面发挥更大的作用。

2版）[M].北京：清华大学出版社，2021：239-240.

基金项目：云南中烟工业有限责任公司科技项

[9】贾新章.统计过程控制理论与实践：SPC、Cpk、DOE、MSA、

目“卷烟重量智能控制系统研究与应用”（2023ZN03）。

PPM技术[M].北京：电子工