钻杆漏磁检测机械部分设计毕业论文(编辑修改稿)

钻杆漏磁检测机械部分设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

头两端均设计安放永磁体可以保证无论钻杆是上提还是下降都可以先磁化后检测，实现漏磁检测 必须先磁化的条件。 钻杆被磁化后通过探头的对应放传感器的地方，利用传感器对钻杆情况实毕业设计正文主体 第 13 页 ( 共 28 页 ) 施有效的现场检测。 方案二：如下图所示： 图 四连杆漏磁漏磁检测仪 此检测仪器探头的连接部位采用四连杆机构实现检测时探头与钻杆平行接触，弹簧起复位和定位作用。 这种结构的工作原理是：检测探头的连接部分采用四连杆机构，当检测钻杆的杆体部分时，四连杆处于矩形状态，如下图上面部分所示，当检测钻杆的加厚端时，由于钻杆直径加大，需要大的检测空间，在四连杆连接铰链的作用下四连杆发生相应的变形，随即变成如图 下面部分所示的平行四边形结构，检测探头随之向外移动，检测探头距钻杆中心线的距离由 a 增大到 b，实现了对钻杆大径区的有效检测。 连杆杆体部分所连接的弹簧可以在四连杆机构发生变形时利用弹簧的特性实现对探头的定位和复位作用。 第 14 页 ( 共 28 页 ) 图 四连杆机构 两种方案比较 方案一与方案二最大区别就是检测探头的连接装置。 两种方案都能实现探头在钻杆加厚区与杆体之间的顺利过渡，并实现有效的检测。 但方案二中弹簧布置在轴向，探头在变径区移动时促使四连杆发生形变，弹簧连接部位虽然 会随连杆转动而改变方向，但由于弹簧轴向与垂直方向会存在一定的夹角，容易造成弹簧的扭弯变形，影响探头回弹准确性和及时性并且影响弹簧的使用寿命。 而方案二中弹簧布置在径向，既可保证探头及时准确回弹又不会存在弹簧的扭弯变形情况。 综上所述，方案一是最佳方案。 毕业设计正文主体 第 15 页 ( 共 28 页 ) 重要装置设计方案简介 探头：结构形式如图 1 所示： 图 检测探头 检测探头分壳体和内部结构，外壳结构如图所示，里面留有安装永磁体和传感器的腔，并有螺钉孔。 下面压板由螺钉连接，实现探头结构的完整性和密封性，为防止传感器与油污或是泥 浆接触发生短路，传感器用密封胶封死在壳体内。 探头材料为铜合金，以防检测过程中摩擦产生电火花造成危险事故发生，另外铜合金比较耐磨，提高了检测设备的使用寿命。 两端分别倒角利于检测探头在钻杆上自由顺利过渡检测。 连接部分：结构如图 2 所示： 图 浮动连接装置 第 16 页 ( 共 28 页 ) 此连接装置工作原理 [28]如下：检测探头与连杆用铰链连接，实现探头的自由摆动，便于在钻杆加厚过渡区自由方便移动检测。 当检测探头过渡到钻杆加厚区时，浮动弹簧被压缩，带动探头下移，实现对钻杆大径的顺利检测。 浮动弹簧采用压缩弹簧以保证在 整个检测过程中探头始终与钻杆有效接触，利于磁化检测。 调整弹簧可以辅助保证探头计量平整检测，不致偏移太大。 本论文主要是设计钻杆现场无损检测仪器，对于这种仪器，它的主要部分就是检测探头和浮动连接装置，支柱以及它们的连接安装问题，其中浮动连接装置中至关重要的零件就是压缩弹簧。 下面着重就针对这些问题进行论述。 检测探头 检测探头直接与钻杆接触 [29]，在钻杆高速旋转和轴向运动中要承受摩擦和冲击力的作用，还要受原油泥浆腐蚀，工作环境恶劣，且由于接触易燃物体，在工作过程中避免长生电火花，所以探头选和设计非常重要。 1 选材：防腐蚀，耐磨，防止产生电火花，故选用铜合金：硅青铜 2 设计尺寸： 1) 长度 L ： 因检测探头要保证两个永磁体中心线之间的距离为 : mmL 140 ， 永磁体长度为： mml 30 设计边界尺寸为： mm15 长度设计为 : mmlLL 20xx52301402   2) 宽度 B ： 永磁体宽度为： mmb 20 设计边界尺寸为： mm539。  宽度设计为 : mmbB 3052202   3) 高度 H ： 毕业设计正文主体 第 17 页 ( 共 28 页 ) 永磁体高度为： mmh 10 设计边界尺寸为： mm539。 39。  压板厚度为： mmh 539。  高度设计为： mmhhH 20551039。 39。 39。   相关形状和尺寸如图所示： 图 检测探头 弹簧设计 具体设计 弹簧选择圆柱螺旋压缩弹簧 [30]，具体设计方法和步骤 1) 工作时，弹簧所受最大工作载荷为 600N，工作环境有腐蚀性，故选择材 料为1Cr18Ni9，  类弹簧，许用切应力 a 440][ ，许用弯曲应力 ab  550][ ， 弹性模量 aE 197000 ，切变模量 aG  73000 ，此种材料耐腐蚀，耐高温，有良好的工艺性，适用于小弹簧。 2) 选择旋绕比 C ，暂取 8C ， 则根据公式 CCCK 14  计算出曲度系数 184  K 3）根据安装空间，初定弹簧中径 mmD 24 ， 第 18 页 ( 共 28 页 ) 则根据公式 dDC 计算出 mmd 3 4）计算弹簧丝直径 mmKCFd 440 ][ m a x39。   取 mmd 6 5）对于压缩弹簧，工作圈数根据公式 3maxmax8 CFGdn 计算 实际工作中正常情况下 )1 2 4 9(  ，为保证检测时钻杆过度偏向一边时的仪器的安全，这里取 mm24max  弹簧内径 mmdDD 426481  弹簧外径 mmdDD 526482  弹簧节距 mmDp  弹簧自由长度 mmdpnH  因在实际安装中，允许的空间满足不了所设计的弹簧自由高度值，也即 0H 过大，不符合实际应用要求，需重新设计。 重新设计如下 : 重选 6C 则 曲度系数： 1 164  K 弹簧丝直径： mmKCFd 440 ][ m a x39。   取 mmd 5 弹簧中径： mmD 30 弹簧内径： mmdDD 255301  弹簧外径： mmdDD 355302  弹簧节距： mmDp  弹簧工作圈数： 0 08 3057 3 0 0 03  n 取 n 弹簧自由长度： mmdpnH  取 mmH 1100  毕业设计正文主体 第 19 页 ( 共 28 页 ) 7）验算稳定性：细长比 301 1 00  DHb 符合两端固定弹簧的选择标准，故不需要进行稳定性验算。 8）疲劳强度和静应力强度的验算 疲劳强度验算公式 23max 8 FdKD  已知： NF 6002  NFF 21  mm242  由 2211  FF  可得  aFdKD   2 16 0 05 323m a x  aFdKD   313m i n  对于变应力作用下的普通圆柱螺旋压缩弹簧，疲劳强度安全系数值按公式 Fca SS  m a x m in0   计算， 式中： caS 弹簧疲劳强度的设计安全系数，当弹簧的设计计算和材料的力学性能数据精确性高时，取 ~FS ； 0 弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，按变载荷作用次数 N，由下表查取； 表 31 弹簧参数表 变载荷作用次数 N 410 510 610 710 a/0 B B B B 取 FS aB   3 1 3 0 caS 故设计合理。 上面设计的弹簧仅能检测 5 寸钻杆的现场使用情况，对于 5 寸以下的钻杆却无能为力。 为了解决这个问题，我们可以调整设计，争取实现多种钻杆尺寸的现场检测。 第 20 页 ( 共 28 页 ) 这里主要是改变浮动弹簧的工作变形量  ，依据上面的设计原则，重新设计如下： 1）选材： 1Cr18Ni9。