液压油管钳工作台设计

刘金光

摘要：本文重点对油管钳台式自动操作的工作台及各相关零部件进行了独立完整的设计,对关键零部件进行了受力分析和强度校核。

关键词：油管钳；工作台；应力分析；强度校核

修井用动力钳是指石油矿场修井作业中，用来上、卸管柱螺纹的一种井口机械化设备，俗称“拧扣机”。该动力钳主要用于石油矿场修井、试油等起下作业中上、卸油管、抽油杆及小尺寸钻杆的螺纹，也适用于上、卸其它类似管件的螺纹。目前主要采用吊式人工操作模式，对石油工人自身安全存在隐患，因此本文详细介绍了一种将管钳固定放置后便于安全操作的工作台设计方法并进行了相应计算验证介绍。

1.工作台机构的尺寸设计

桌面工作台系统设计：

工作台主要包括支撑及承载部分（主体部分），连接部件部分（辅助部分）。

1.1工作台主体：

工作台主体部件按照功能分为支撑油管钳如侧翼等，承载液压系统等的台面、台下箱体等，以及支撑整个工作台及所有连接件的工作台柱、台柱底座等。台面如下图（图1-1）所示。油管钳工作台设计图如下：

1．2工作台辅助部件

1．2．1液压缸

图1.2.4台柱座

2.工作台机构的强度分析与校核计算

对于依据于尺寸设计与外形设计基础之上的外观整体设计，对其从材料力学的分析校核角度对单个零部件进行强度和刚度的校核。

2.1钳体滑轨的设计及校核

2.1．1钳体滑轨作为整个钳体的载体和直接受力部件，需要首当其冲对其进行各个方面的完全校核。

首先根据设计准则A对其尺寸（见工程图之零件图1滑轨）进行设计。长度上，根据钳体本身长度Lq加上液压缸的行程Ly1，另需扣除两端配合滑轨支座处宽度Lz得其总设计长度为Lh=Lq+Ly1+2lz=140cm.其截面圆半径待求暂设为Rh，用校核准则B进行求揭.

根据其受力性能可简化为两端固定简的简支梁。（如图1-1）

当钳体滑移到滑轨两支座正中间位置是其受各个力学作用最大，此时最危险。

利用截面法，对此简支梁的左半段列受力平衡方程：

对桌面的整体刚架采用机结构力学的有关方法进行分析。

2．1．2工作台台柱的设计及校核。

如图(1-4)所示台柱及其为稳固构件所拉筋板组成静不定桁架，对其求各杆内力中两竖直杆（即台柱）的内力，即可实现其设计校核。

单独在载荷F作用下各杆内力如图C所示：

CD

单独在X1=1作用下各杆内力如图D所示。

故，。

现在所求台柱都为左右1/2。

故钢管台柱，取NST=3.0，过上述计算公式得其受力为F=σA，

A=π（R台柱）2.R台柱=0.2m

σ=19Kpa<[σ]ST=σCR/NST=160Kpa，故，机构中台柱安全。0.2m

NST为稳定安全系数；

F1；台柱的所受压力；

A：台柱截面面积；

σ：载荷形成的工作应力；

σCR；：临界许用力；

[σ]ST：为稳定许用应力。

2．2对结构进行动力校核计算分析

2．2．1稳固情况下的动力载荷。

校核在背钳加紧油管接骨十分稳固的情况下的动力载荷。讨论了结构在静力荷载作用下的计算，它只研究结构处于静力平衡位置时，外荷载对结构的影响。此时荷载的大小、方向和作用点以及所产生的内力、位移等均认为是不随时间t变化。但在实际工程中，绝大多数荷载都是随时间而变化的。由于在设计中以将对静载荷的校核设计尺寸做了适当整体结构的加固以及单个部件的尺寸外增，因此确定结构在不发生背钳抱持不紧情况下，对微动载荷叠加静载荷下的稳固性校核为安全。2．2．2校核在危险情况发生时的动力载荷。

在此假设尾绳临界半径为r,其许用拉应力[t]查常用材料力学性能表可取390/Mpa。

另外，为加固工作台的稳定性，除了本身的钢制台面，中间放内部器件的钢制箱面，三面拉的铁肋板等，在固脚架处的四个预留孔处将固定上连地镢钉。

结语

综合以上对平台的设计及强度等分析校核，可见本管钳操作平台设计，将原有吊装管钳作业模式改为固定式平台操作，可有效增加安全保障，并提高工效。

参考文献：

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