车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化

作者:杜垚森; 和国磊; 冯起赠; 赵远*; 师敏; 宋志彬; 朱芝同; 刘晓林; 许本冲; 秦如雷; 马汉臣; 伍晓龙; 高鹏举; 汤小仁; 王晓赛
来源:钻探工程, 2022, 49(03): 70-75.

摘要

车装全液压钻机具有自动化程度高、工艺适用范围广、机动性好及施工效率高等优点,因此被广泛应用于煤层气抽采井、水井等钻井施工。桅杆作为钻机的重要构件,支撑着动力头的回转钻进工作,桅杆工作振动的稳定性对钻机工作的可靠性具有十分重要的影响。通过对桅杆进行模态分析,明确了桅杆的固有频率和模态振型,结果表明桅杆可能发生共振现象;通过对桅杆进行拓扑优化分析,并且根据桅杆的实际功能,得到优化模型,静力分析和模态分析结果均表明优化效果显著,满足结构强度要求且避免了共振的发生。桅杆的有限元分析,为桅杆的结构设计提供了理论支撑,同时提供了一种现代机械结构设计方法,具有一定的参考意义。