轮式牵引器耦合仿生驱动轮摩擦特性分析

作者：吴伟; 李超^*; 魏航信; 王金超; 王方

来源：石油机械, 2022, 50(10): 119-126.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2022.10.017

• 轮式牵引器
• 驱动轮
• 越障
• 脱黏减附
• 仿生耦合
• 摩擦因数

针对现有水平井轮式牵引器存在的牵引力不足、齿顶磨屑排出不及时易加剧磨损、齿面残留磨屑容易划伤齿面及越障性能差等问题，创新性提出一种仿生耦合驱动轮。根据黏着理论建立了轮式牵引器的轮壁接触模型，推导出犁沟摩擦因数计算表达式；利用数值模拟分析了耦元体直径、嵌入深度与犁沟摩擦因数之间的关系，并在有限元软件Workbench中设定轮壁接触条件为摩擦接触进行动态分析；研究了仿生耦合驱动轮的牵引特性，并与常规驱动轮进行了模拟对比。模拟结果表明：均布的球体结构最大犁沟摩擦因数为0.424,柱体结构的犁沟摩擦因数恒大于方形结构；且当楔深为0.2 mm时，仿生耦合驱动轮犁沟摩擦因数为2.5,传统驱动轮的最大犁沟摩擦因数为1.6,仿生耦合驱动轮相比传统驱动轮牵引能力可提高89%;在相同正压力条件下，仿生驱动轮既不会对管壁造成破坏，也不会影响套管的后续使用，并且比常规驱动轮更易获得较大驱动力。研究结果可为后续轮式牵引器牵引力的提高及驱动轮的优化设计提供一定的理论支持。

• 单位
  西安石油大学