李亨涛

(宝鸡文理学院机械工程学院， 陕西 宝鸡 721016 )

0 引言

近年来随着自动化技术水平的提高，我国钻机配套设备进入了高速发展阶段，钻机的自动化程度有了显著的提高。相对而言，对钻机外围配套设备的研究和投入明显不足，钻具排放和上、下钻台操作技术发展相对缓慢[1]。为了减轻钻台工人劳动强度，降低工作危险系数，研究开发了管柱自动化系统，并已经投入生产实践，但在使用过程中发现一些问题，仍需对其进行改进[2]。例如DM4.5-12动力猫道在使用过程中底座出现裂纹。由于猫道底座结构复杂，采用经典计算方法难度较大，无法准确找出薄弱点。本文利用有限元分析方法对猫道底座进行工况分析，提出改进方案，并对不同方案进行对比，得出最佳方案。

1 底座问题及原因分析

动力猫道是一种集机、电、液一体化的高技术自动化产品，具有自动提升和下放钻柱的功能，其结构主要由坡道、猫道、送钻柱装置、液压系统、电控与遥控系统、绳双动绞车及拖链等组成(图1)。通过电液控制完成钻具从猫道到井口以及钻具从井口到排管架的输送工作[3]。

DM4.5-12动力猫道设计用于ZJ90DB9钻机的管柱处理，设计长度为15 m，重33 t。在起吊过程中，底座作为整个猫道的载体，承受猫道整体质量。

图1 猫道结构图

设计的猫道底座因为需要安装倾斜机构，上部横梁大多采用断开的方式，为其留出安装空间，用斜撑和上部横梁进行固定连接。从现场作业的情况发现，安装倾斜机构附近的上部大梁和斜撑焊接部位出现裂纹(图2)，对猫道整体结构和安全造成隐患。……