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基于UG和VERICUT的牙轮钻头牙轮数控加工仿真研究
1
作者
吴泽兵
刘家乐
+3 位作者
张文溪
袁若飞
贺
啸
林
沈飞
《机电工程技术》
2024年第2期177-182,共6页
牙轮钻头作为石油钻井作业中重要的破岩工具,其加工质量成为了钻头使用寿命长短的重要因素。为了解决牙轮零件加工精度要求高、工序繁多,且需多次装夹等问题,对牙轮零件整体加工工艺进行优化改进。通过UG软件对牙轮整体加工进行工艺规...
牙轮钻头作为石油钻井作业中重要的破岩工具,其加工质量成为了钻头使用寿命长短的重要因素。为了解决牙轮零件加工精度要求高、工序繁多,且需多次装夹等问题,对牙轮零件整体加工工艺进行优化改进。通过UG软件对牙轮整体加工进行工艺规划和数控编程,模拟加工仿真刀路运动轨迹。基于VERICUT软件建立XYZBC五轴车铣复合数控机床运动学模型、开发控制系统、创建刀具库并搭建虚拟仿真平台,模拟仿真零件的实际加工过程,验证和优化加工程序和加工工艺。将加工结果与实际牙轮零件进行分析比较。结果表明:与传统工艺相比,优化后的工艺一次装夹即可完成牙轮零件的一体式加工,大幅提高了牙轮的加工效率,使牙轮产品加工质量保持稳定,牙轮的寿命也得到了相应改善。
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关键词
牙轮
工艺优化
数控程序
虚拟仿真
五轴车铣复合加工中心
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职称材料
锯形PDC齿破岩与温度特性数值模拟研究
2
作者
吴泽兵
袁若飞
+2 位作者
张文溪
贺
啸
林
刘家乐
《石油机械》
北大核心
2024年第1期29-37,44,共10页
目前关于PDC仿生齿的研究多集中在波浪齿形上,鲜有与锯形齿破岩特性相关研究的报道。鉴于此,基于弹塑性力学与Drucker-Prager岩石失效准则,建立锯形PDC齿与花岗岩相互作用的有限元模型,对锯形PDC齿的破岩以及破岩温度特性展开研究。研...
目前关于PDC仿生齿的研究多集中在波浪齿形上,鲜有与锯形齿破岩特性相关研究的报道。鉴于此,基于弹塑性力学与Drucker-Prager岩石失效准则,建立锯形PDC齿与花岗岩相互作用的有限元模型,对锯形PDC齿的破岩以及破岩温度特性展开研究。研究结果表明:相比普通PDC齿,锯形PDC齿在破岩过程中所产生切削力峰值和均值更小,且该切削力均值减小约12.7%,机械比能减少约19%;后倾角增大情况下,锯形齿的机械比能和切削力均先减小后增大,最佳后倾角为10°时,锯形齿的机械比能和切削力最小,切削深度增加情况下,存在临界切削深度1.5 mm,超过1.5 mm后,切削力与机械比能呈现跳跃式增加,锯形齿在模拟范围内,最佳设计方案为3个锯齿。所得结论对钻头布齿和优化设计具有指导意义。
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关键词
锯形PDC齿
有限元模型
破岩特性
机械比能
切削力
后倾角
切削深度
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职称材料
水平井钻柱系统动力学特性分析模型的建立
3
作者
吴泽兵
张文溪
+3 位作者
袁若飞
沈飞
刘家乐
贺
啸
林
《石油机械》
北大核心
2023年第11期61-69,131,共10页
相较于直井及斜直井,水平井应用较广,但目前关于水平井整体钻柱动力学特性的研究不够深入。为探究其动力学特性,基于有限单元法以及钻柱动力学方程,综合考虑弯曲井眼轨道、钻柱与井壁非线性碰撞接触等因素,建立水平井钻柱系统钻进仿真模...
相较于直井及斜直井,水平井应用较广,但目前关于水平井整体钻柱动力学特性的研究不够深入。为探究其动力学特性,基于有限单元法以及钻柱动力学方程,综合考虑弯曲井眼轨道、钻柱与井壁非线性碰撞接触等因素,建立水平井钻柱系统钻进仿真模型,将仿真模型结果与Johancsik模型对比,验证了仿真模型的准确性。通过模拟钻进全程来剖析稳定器、大钩载荷以及卡钻情况对钻柱系统整体动力学特性的影响。研究结果表明:三维模拟分析钻柱与井壁接触力及钻柱振动验证了稳定器可减少钻柱与井壁的碰撞;当卡钻情况发生时,水平段和竖直段钻柱屈曲特性逐渐从螺旋屈曲转变为正弦屈曲;较之于未施加大钩载荷的情况,施加大钩载荷后降低了钻柱的钻进速度,缓解了钻柱的振动,验证了实际作业中施加大钩载荷的必要性;经模拟分析确定临界大钩载荷,当在钻柱端施加的大钩载荷大于临界值时,钻柱在钻进过程中会发生卡钻的情况;当其小于临界值时,大钩载荷的值越大钻柱轴向进给及横向振动越稳定,钻柱与井壁的接触力越小,在实际钻井作业中可依据井况调整大钩载荷的值。研究成果可为钻柱研究设计及结构优化提供参考。
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关键词
水平井
钻柱系统
动力学特性
屈曲
卡钻
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职称材料
题名
基于UG和VERICUT的牙轮钻头牙轮数控加工仿真研究
1
作者
吴泽兵
刘家乐
张文溪
袁若飞
贺
啸
林
沈飞
机构
西安石油大学机械工程学院
出处
《机电工程技术》
2024年第2期177-182,共6页
基金
陕西省重点研发项目(2022KW-10)。
文摘
牙轮钻头作为石油钻井作业中重要的破岩工具,其加工质量成为了钻头使用寿命长短的重要因素。为了解决牙轮零件加工精度要求高、工序繁多,且需多次装夹等问题,对牙轮零件整体加工工艺进行优化改进。通过UG软件对牙轮整体加工进行工艺规划和数控编程,模拟加工仿真刀路运动轨迹。基于VERICUT软件建立XYZBC五轴车铣复合数控机床运动学模型、开发控制系统、创建刀具库并搭建虚拟仿真平台,模拟仿真零件的实际加工过程,验证和优化加工程序和加工工艺。将加工结果与实际牙轮零件进行分析比较。结果表明:与传统工艺相比,优化后的工艺一次装夹即可完成牙轮零件的一体式加工,大幅提高了牙轮的加工效率,使牙轮产品加工质量保持稳定,牙轮的寿命也得到了相应改善。
关键词
牙轮
工艺优化
数控程序
虚拟仿真
五轴车铣复合加工中心
Keywords
roller cone
process optimization
CNC programing
virtual simulation
five-axis turning and milling machining center
分类号
TG659 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
锯形PDC齿破岩与温度特性数值模拟研究
2
作者
吴泽兵
袁若飞
张文溪
贺
啸
林
刘家乐
机构
西安石油大学机械工程学院
出处
《石油机械》
北大核心
2024年第1期29-37,44,共10页
基金
陕西省重点研发计划项目“基于深度学习的智能送钻系统目标钻压实时获取及控制优化”(2022KW-10)。
文摘
目前关于PDC仿生齿的研究多集中在波浪齿形上,鲜有与锯形齿破岩特性相关研究的报道。鉴于此,基于弹塑性力学与Drucker-Prager岩石失效准则,建立锯形PDC齿与花岗岩相互作用的有限元模型,对锯形PDC齿的破岩以及破岩温度特性展开研究。研究结果表明:相比普通PDC齿,锯形PDC齿在破岩过程中所产生切削力峰值和均值更小,且该切削力均值减小约12.7%,机械比能减少约19%;后倾角增大情况下,锯形齿的机械比能和切削力均先减小后增大,最佳后倾角为10°时,锯形齿的机械比能和切削力最小,切削深度增加情况下,存在临界切削深度1.5 mm,超过1.5 mm后,切削力与机械比能呈现跳跃式增加,锯形齿在模拟范围内,最佳设计方案为3个锯齿。所得结论对钻头布齿和优化设计具有指导意义。
关键词
锯形PDC齿
有限元模型
破岩特性
机械比能
切削力
后倾角
切削深度
Keywords
sawtooth PDC cutter
finite element model
rock-breaking properties
mechanical specific ener-gy
cutting force
back rake angle
cutting depth
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
水平井钻柱系统动力学特性分析模型的建立
3
作者
吴泽兵
张文溪
袁若飞
沈飞
刘家乐
贺
啸
林
机构
西安石油大学机械工程学院
出处
《石油机械》
北大核心
2023年第11期61-69,131,共10页
基金
陕西省重点研发计划项目“基于深度学习的智能送钻系统目标钻压实时获取及控制优化”(2022KW-10)
西安石油大学研究生创新与实践项目“水平井钻柱系统的工作特性分析”(YCS23114149)。
文摘
相较于直井及斜直井,水平井应用较广,但目前关于水平井整体钻柱动力学特性的研究不够深入。为探究其动力学特性,基于有限单元法以及钻柱动力学方程,综合考虑弯曲井眼轨道、钻柱与井壁非线性碰撞接触等因素,建立水平井钻柱系统钻进仿真模型,将仿真模型结果与Johancsik模型对比,验证了仿真模型的准确性。通过模拟钻进全程来剖析稳定器、大钩载荷以及卡钻情况对钻柱系统整体动力学特性的影响。研究结果表明:三维模拟分析钻柱与井壁接触力及钻柱振动验证了稳定器可减少钻柱与井壁的碰撞;当卡钻情况发生时,水平段和竖直段钻柱屈曲特性逐渐从螺旋屈曲转变为正弦屈曲;较之于未施加大钩载荷的情况,施加大钩载荷后降低了钻柱的钻进速度,缓解了钻柱的振动,验证了实际作业中施加大钩载荷的必要性;经模拟分析确定临界大钩载荷,当在钻柱端施加的大钩载荷大于临界值时,钻柱在钻进过程中会发生卡钻的情况;当其小于临界值时,大钩载荷的值越大钻柱轴向进给及横向振动越稳定,钻柱与井壁的接触力越小,在实际钻井作业中可依据井况调整大钩载荷的值。研究成果可为钻柱研究设计及结构优化提供参考。
关键词
水平井
钻柱系统
动力学特性
屈曲
卡钻
Keywords
horizontal well
drill string system
dynamic characteristics
buckling
sticking
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于UG和VERICUT的牙轮钻头牙轮数控加工仿真研究
吴泽兵
刘家乐
张文溪
袁若飞
贺
啸
林
沈飞
《机电工程技术》
2024
0
下载PDF
职称材料
2
锯形PDC齿破岩与温度特性数值模拟研究
吴泽兵
袁若飞
张文溪
贺
啸
林
刘家乐
《石油机械》
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
3
水平井钻柱系统动力学特性分析模型的建立
吴泽兵
张文溪
袁若飞
沈飞
刘家乐
贺
啸
林
《石油机械》
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
已选择
0
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参考文献
引证文献
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