聊一聊：游动滑车结构设计及强度有限元分析2023/2/19 9:49:11

会呼吸的痛

游动滑车，是钻机起升系统的重要组成部分。它与天车、大钩、水头等配套使用。在钻井过程中，主要用于悬吊和起下钻柱杆、更换钻头、下套管等作业。目前广泛使用的YC450游车基本上都是PSL1级，且结构形式基本相同，大多采用在受力侧板上焊接耳板的结构，焊缝多采用角焊缝。这种结构易于满足API8CPSL1级对焊缝的磁粉探伤要求，且不需进行超声波探伤。而API8CPSL2级要求所有的焊缝需进行磁粉及超声波探伤，受探伤条件要求，焊缝尽可能采用全熔透焊缝，而对于游车侧板而言，钢板厚度较大，现全熔透焊缝比较困难，焊接费时费力，焊缝质量很难保证，焊缝的超声波探伤不易现，也不能满足API8CPSL2级质量要求。有限元分析的具体问题可以到我们网站了解一下，也有业内领域专业的客服为您解答问题，为成功合作打下一个良好的开端！

基于此，对常规游车的结构进行了改进，设计完成了符合API8CPSL2级质量要求的新型游车结构，建模有限元分析计算结果表明，强度满足ASME规范要求。


YC450游车结构主要山吊梁、滑轮、滑轮轴、左侧板组、右侧板组、提环座、连接销、提环、提环销等组成。


比较大钩载：4500N；滑轮数：6；滑轮外径；钢丝绳直径：38；外形尺寸(长宽高：31101600920；理论重量：8709。


新型YC450游车摒弃了侧板焊接耳板来连接主要受力零件的结构，采用高强度材料的整体铸造的提环座结构，提环座安装在左右侧板组之间下部，用2个连接销贯穿侧板组牢固地连接，提环销的一端用开槽螺母及开口销固定，方便拆卸。提环上2个提环销牢固地连接在提环座上。提环与大钩连接部分的接触表面半径符合API规范。提环销的一端用开槽螺母及开口销固定，当摘挂大钩时，可以拆掉游动滑车的任何1个或2个提环销。这种结构不但保证了游车整体结构的稳定性，而且更易于进行磁粉和超声波探伤，满足API8CPSL2级要求。


该YC450游车滑轮轴采用空心光轴结构，两端用压板压紧，螺栓紧固。结构简单，加工方便、经济。而在轴纵向中心部位钻有6个润滑通道，与6个轴承的单独润滑油道相对应连通。这种润滑方式结构简单，现了轴承的单独润滑，保证了游车在使用过程中良好的润滑效果，大大减少了游车的检修维护周期。


为防比泥浆等污物进入游车内部，在游车两侧装有护罩。护罩通过护罩销及丝堵与左右侧板连接起来。为防钢丝绳跳绳，在左右侧板组上还焊有下护板，保证钢丝绳安全工作。


根据API8C规范的相关规定，该游车的主要承载件有：左右侧板组，滑轮轴，提环座，提环，提环销，滑轮。山于吊梁等其他附件在游车分析中不承受主要载荷，故在此将其做一些简化处理。UGNX软件在建模过程中有其特殊的灵活性和便利性，故通过该软件对YC450游车建立维模型。而后将此维模型导入ANSYS分析软件进行整体受力分析，再采用ASMEV10标准对分析结果进行判定。根据ASME规范中的应力分类理论，应力云图中比较大应力点的等效应力是山一次薄膜应力、一次弯曲应力、二次应力和应力集中引起的峰值应力肴加而成。危险截面为过比较大应力点、沿破坏趋势比较明显的截面，此截面的薄膜应力、弯曲应力、薄膜应力+弯曲应力和总应力应分别满足公式要求。


将YC450游车主要承载件在装配模式下进行有限元分析，该游车为左右对称结构，为了减少计算单元，减少解方程的个数，节省计算时间，取14模型进行分析计算。其中，体格划分选用维体单元SOLID186，SOLID187，在互相接触的部位采用接触单元CONTA174，TARGE170。格划分后共划分单元数为41886，节点数为158949。对有限元模型进行检查，显不失败单元，所以格划分成功。