基于轨迹修正的曲面抛光机器人终端滑模导纳控制

针对传统抛光机器人力控制算法在位置内环控制上稳定性差的问题,同时为减小力/位控制算法相互切换导致的抛光轨迹误差,提出一种基于轨迹修正的终端滑模导纳控制方法。在抛光过程中,将力传感器反馈的参数与期望力的差值作用于导纳模型产生位置修正量,设计了终端滑模控制模型作为位置内环控制环节,并通过实时反馈位置修正量进行轨迹跟踪。通过实际轨迹信息修正规划轨迹来减小抛光力误差,达到高精度抛光的效果。仿真实验表明,终端滑模导纳控制效果良好,在对轨迹进行修正后抛光力误差相对于修正前有明显改善。利用该模型抛光后表明,轮廓算数平均偏差达到0.035μm,抛光质量得到明显提高。

螺杆钻具十字万向轴运动副球面磨损规律

螺杆钻具十字万向轴是传递扭矩和转速的关键结构,其运动副中锁紧轴与球座之间产生相对滑动而导致本体结构加速磨损,显著降低了万向轴的使用寿命。为研究锁紧轴与球座的圆弧面半径对滑动磨损的影响规律,建立多种圆弧面半径的三维磨损仿真物理模型;基于赫兹接触理论和Archard磨损理论研究不同半径条件下的体积磨损量、最大变形量、最大滑移距离和最大穿透深度的变化规律;借助现场试验进一步研究非密封十字万向轴的锁紧轴和球座之间滑动磨损后所呈现的结构形态和易磨损区域分布。结果表明:在一定范围内,随着圆弧面半径逐渐增大,体积磨损量呈现先减小后增加的趋势,最大滑移距离和最大穿透深度逐渐减小,最大变形量受圆弧面半径的影响较小,推荐最优半径为28~30 mm。仿真分析和现场试验结果表明,锁紧轴和球座侧滑会导致锁紧轴圆弧凸面沿圆周方向出现明显的磨损且边沿处出现“尖角”,球座圆弧凹面边沿厚度减小,形成环形凹槽且呈“卷曲变形”。该研究可以为十字万向轴的运动副的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

一种活动式可密封的滑套开启工具设计与研制

多级滑套分段压裂技术作为水平井分段压裂的重要支撑,近年来被广泛推广应用,通过滑套开启工具开启滑套并密封上一改造层段是确保该技术成功的关键。设计了一种在滑套开启工具上设置密封胶筒的结构,采用轴向机械压缩胶筒的层间密封理念,研制了活动密封式滑套开启工具,建立了密封性评价试验系统。结果表明:开启工具的密封承载能力达45MPa,结合井筒试验验证了密封设计的可靠性,具备生产应用条件。

陆海机抽油气井的井下循环开启装置研究

有杆泵排采是陆海油气井生产的主流工艺技术,但是埋泵、卡泵时有发生。基于不动管柱实现作业之间切换的理念,开发了井下循环开启装置。井下循环开启装置采用全机械结构设计,能更广泛地适应油气井复杂的生产和作业工况;通过滑套旋转机构实现井筒空间启闭间的切换,采用立柱锁死机构实现井底封井的目的;生产作业时极值工况下总水头损失0.818m,损失较小,表明流道通畅,结构合理。

电子趾端压裂滑套的研制与试验

趾端压裂滑套代替连续管射孔用于水平井首段压裂施工具有较高的经济效益。针对常规趾端滑套难以满足开启压力窗口范围较窄的油气井首段压裂问题,研发了一种电子趾端滑套。采用特殊设计的低成本锁定与开启控制系统,通过定制的压力波形实现远程触发开启,可以有效避免滑套在施工过程中与压力相关的风险,开展了电子趾端滑套结构及功能设计,并对其压力信号采集精度、整体能耗和开启性能进行了地面测试。研究结果表明:压力采集精度受密封件摩擦影响,在50 MPa以上高压时,采集压力与实际压力差值稳定在3 MPa左右;电子趾端滑套在150℃环境下持续工作电流只需9 mA,整机能耗为216 mA·h/d;在地面试验中,电子趾端滑套能够成功识别压力波形信号并解锁电磁式液压锁,试验最高压力达到98 MPa。研究结果可为深层、超长水平段油气开发提供选择。

投球式水力振荡器在渤海定向井的应用

主要介绍了该工具在渤海某井的应用情况。水力振荡器已作为大位移井、水平井减摩降阻、提速提效的重要手段被广泛应用。目前,各大油田仍以常规水力振荡器为主。但是常规水力振荡器开泵即工作产生振动,在浅层作业时,水力振荡器的无效振动会对钻井设备如顶驱等产生不同程度的影响。投球式水力振荡器实现浅层不工作,到达指定位置振动的作用。

一种新型滑套开关工具及配套技术应用研究

介绍了一种新的滑套开关工具,通过连续油管带光纤设备连接井下工具串,能够精确定位滑套位置并实时监测井下负载、压力、温度等参数,通过在地面对测量数据进行处理、解释,可准确判断井下情况,实现滑套的可靠开关操作;并通过CCL曲线变化确定滑套是否操作到位,节约因操作失误导致的大量后期作业成本和时间。

定向井液力耦合钻井工具研制

滑动导向是钻定向井及水平井常用的导向技术。在定向钻进过程中,钻柱拖压严重,钻井效率和机械钻速低,并且严重限制了水平段长度。针对滑动导向工具在定向钻进阶段摩阻较大的问题,研制了一种定向井液力耦合钻井工具。该工具能够调节上方钻柱传递至下方钻具的转矩,保证在定向钻进阶段其上方钻柱持续旋转,从而降低摩阻。介绍了该工具的结构和工作原理,对工具产生的驱动转矩进行计算分析。通过有限元分析,对该工具的关键零部件进行强度计算,结果显示各零件的强度均满足设计要求,验证了工具结构的可靠性。通过室内试验得到工具的输出转矩曲线。

涡轮盘榫槽拉床主溜板结构优化设计与仿真

发动机涡轮盘榫槽的拉削加工中,主溜板的质量和刚度会大幅影响拉床的动态特性、工件的加工质量以及刀具的寿命。以主溜板为研究对象,建立了拉床主溜板切削模型,进行了静力和模态仿真分析,以及基于SIMP法的拓扑优化,提出并对比了两种主溜板结构优化方案,得到了动态特性更好的主溜板结构模型。

海洋工程结构物装船滑道块的固定工装设计

海洋工程结构物装船时,驳船上的滑道梁与码头前沿的滑道块会发生挤压和摩擦。当码头前沿的滑道块自重不足以抵消挤压及摩擦力时,该滑道块可能会发生位移,影响装船的安全性。文章探讨一种码头前沿滑道块的固定方法,并通过设计工装来保证装船过程的安全。

一种汽车滑移门结构模型的设计

文章通过对某车型铰链结构设计进行分析,结合车门定位系统的研究,重点阐明了滑移门在多用途汽车(MPV)车型上应用的匹配精度调整方法,以及调整工具选型,有利于总装在线调整滑移门尺寸,从而更好地提升尺寸视觉效果。同时通过对铰链布局位置和空间进行对比研究,总结出铰链可调螺母选型、工具选型调整角度及调整范围的数学模型结构。从而有效解决已有的设计缺陷问题,为其他车型铰链设计规避设计缺陷提供了一定的指导作用。

定刀滑切式榨菜收获机设计与试验

针对榨菜机械化收获中存在的合格率低、叶缨过长等问题,根据其需要同时进行打叶和切根的联合作业要求,设计基于定刀滑切原理的单刃口收获割刀,研制可同时进行切缨作业和切根收获作业的榨菜联合收获机。阐述整机结构与工作原理,对样机关键部件进行结构设计和理论分析,测定青菜头物理外观特性,分析不同刀具刃口滑切作业的受力情况,设计单刃口的V形滑切刀,确定切割刃角数值为25°和滑切角范围为20°~55°。基于收获作业高度及牵引需求,设计高度可调的割刀刀架和履带式底盘,对履带式行走装置的行走速度、接地比压、最大牵引力等相关数据进行计算,明确联合收获机工作机理,确定影响打叶切缨和切根收获作业合格率的主要参数,并基于正交试验对整机进行参数优化。确定最佳工作参数为:切根刀具入土角5°,刀具滑切角40°、打叶刀轴中心高度400 mm、打叶刀转速1500 r/min,行走速度0.5 m/s,其中,割刀入土角度对切根合格率影响最大,行走速度对打叶和切根作业的合格率影响较小,在最佳此参数下进行收获作业,打叶合格率和根切合格率分别为96.8%和91.2%,各项指标满足榨菜机械化收获的作业要求。

基于有限元法的机床导轨热特性研究

以往机床导轨热特性分析主要通过传统的计算方法得到导轨热变形的解析解,并没有考虑热源移动对导轨热变形的影响,因此计算结果并不十分精确.应用有限元法,建立导轨的有限元模型,考虑移动热源的影响,对模型进行数值模拟,得到导轨的温度场,并在此基础上得到导轨的热变形量.由于移动热源的影响,与稳态分析所得变形量相差2.52μm.导轨达到热平衡所需时间为1.25 h.由于热变形的影响,导轨在水平面的最大直线度误差为5.03μm,导轨表面的最大倾斜度误差为0.000 218 9°.研究结果为分析导轨热变形对加工精度的影响提供了参考,进而为机床的误差补偿提供了理论依据.

RFID在井下工具中的应用

为了提高油气井长期有效性和作业效率、降低油气井的建井成本,近年来RFID技术在石油领域的应用取得了一定进展。在调研国内外文献的基础上,阐述了RFID技术的原理和基本特点,对其在压裂工具、钻井扩眼工具以及其他井下工具中应用的可行性进行了分析,指出了RFID在井下工具中应用的关键技术。分析结果表明,RFID井下工具比力学或机械式工具具有更大的优势,RFID在井下工具中成功应用的关键是电子元件和电池在高温高压条件下良好的工作状态,开发耐高温高压的电子元件将对RFID的应用和其他通信技术带来革命性改变。

基于有限元分析的机床导轨热变形研究

高速高精度机床切削加工过程中,在多种热源的作用下导轨会产生热变形,影响工件与刀具间的相对位置,造成加工误差。找出导轨热位移较大的点,并分析其对加工精度的影响,对于减小加工误差提高加工精度至关重要。文章在对导轨热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析方法,建立了一类机床导轨的有限元热变形分析模型,并进行了热变形分析计算,为分析导轨的热变形对加工精度的影响提供了依据,并为机床综合热误差补偿提供参考。

水平井分段压裂工具技术现状与展望

目前,水平井分段压裂技术是通过地层改造,提高低渗、低压及低丰度等非常规油气藏采收率的主要技术。为了促进我国水平井压裂工具的研制及应用技术进步,介绍了国内外的水平井套管(环空)压裂工具和油管压裂工具的结构、工作原理、应用现状及优缺点,指出了我国水平井分段压裂技术的发展方向,即研制井下可溶压裂工具、发展井下智能化识别与控制滑套技术以及发展多层段多井同步压裂技术。开展高质量和新型压裂工具研制及井下工作可靠度评价等研究,对我国同步压裂技术发展具有重要意义。

新型铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的研究

导轨部件通常是整个机床刚度链中的最薄弱环节之一,因此导轨的力学性能直接影响机床整机的动态性能。提出了一种基于铁基多孔含油材料结合面的滑块型滑动导轨,分析了多孔含油材料结合面的刚度和阻尼特性;设计了多孔含油材料滑块型滑动导轨的一种矩形截面导轨形式,并对其润滑与低速平稳性进行了分析和实验验证;分析了所设计滑动导轨的导向精度,提出了滑块型滑动导轨设计时滑块跨度的设计原则。同滚动导轨相比,结果表明:该类型导轨具有高刚度、大阻尼和自润滑的特点,适合应用在中、较重负荷精密机床。

对动力滑台双泵供油液压系统新回路的改进

在分析现有基本回路的基础上 ,文中提出了一种两调速阀串联二工进速度换接的新回路 ,并对其来源、组成、原理、特点及其在动力滑台双泵供油二工进液压系统新回路中的应用进行了阐述。新回路具有各调速阀可独自调节与能量消耗较低等新特点。 (而现有回路则刚好相反。)

新型二工进调速阀及其PLC控制

在已有液压回路的基础上,提出了一种新的、用于实现动力滑台运动的二工进调速阀的二工进速度换接回路,给出了其组成图和工作原理。采用FX2N-32MR型PLC设计了其控制系统,得出了新回路及其控制系统的特点。同时,以YT4543型典型液压系统为例,介绍了新回路的应用。

组合机床动力滑台双泵供油液压系统新回路

简要介绍了新型电液换向阀和顺序阀的结构、原理、特点 ,以及这两种新型控制阀共同在组合机床动力滑台双泵供油液压系统新回路中的应用。