鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)任務(wù)書鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 I畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 III指導(dǎo)教師審查意見 X評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) X答辯會(huì)議記錄 X摘要 XI畢業(yè)設(shè)計(jì)正文主體 11.選題背景 11.1來源 11.2研究的目的與意義 11.3應(yīng)解決的主要問題 21.4應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 21.5國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 31.6本研究的指導(dǎo)思想與技術(shù)路線 42.方案論證 52.1總體結(jié)構(gòu)方案介紹 52.2兩種方案比較 72.3重要裝置設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 83.設(shè)計(jì)過程論證 93.1檢測(cè)探頭 93.2彈簧設(shè)計(jì) 103.3浮動(dòng)連接裝置設(shè)計(jì) 153.4支柱設(shè)計(jì) 173.5連接零件選擇[33] 223.6安裝問題 244.結(jié)果分析 255.結(jié)論或總結(jié) 26參考文獻(xiàn) 26致謝 28長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間：07年10月22日～08年元月13日3.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）1）所需資料：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、CAD繪圖軟件等。2）原始數(shù)據(jù)：材料42CrMo外徑：149.2mm內(nèi)徑：96.9最小長(zhǎng)度：76.2最大長(zhǎng)度：139.7鋼級(jí)：X,G,S4.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容1）查閱參考文獻(xiàn)2）外文翻譯3）撰寫開題報(bào)告4)畫零件圖5）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求1）目標(biāo)：通過本設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)漏磁檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和全過程，訓(xùn)練工程設(shè)計(jì)能力2）具體要求（按長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)工作條例要求）：查閱資料：近3~5年參考文獻(xiàn)不少于15種（篇）；外文翻譯：原文不少于2萬字符，譯文不少于3千漢字；撰寫開題報(bào)告：不少于3千漢字；繪制裝配圖：1張（計(jì)算機(jī)圖）；繪制主要零部件圖：總數(shù)不少于1張0#圖板大小，計(jì)算機(jī)圖；撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：字?jǐn)?shù)不少于1.5萬漢字，計(jì)算機(jī)打印。6.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求所需工具：AutoCAD軟件。上機(jī)機(jī)時(shí)：約100小時(shí)。開題報(bào)告-PAGEXIII-摘要

長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目名稱鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)題目類別畢業(yè)論文學(xué)院（系）機(jī)械系

一、題目來源及題目類別題目名稱:鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)題目來源:生產(chǎn)實(shí)際題目類別:畢業(yè)論文二、研究目的和意義石油鉆具在鉆井作業(yè)中,要承受拉、扭、壓彎等多種載荷作用,同時(shí)受到泥漿的沖刷和腐蝕,服役條件十分苛刻。預(yù)防鉆桿失效是提高鉆井速度和保障施工安全的重要措施，歷來受到石油及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液同F(xiàn)場(chǎng)工作人員的重視。為了提高生產(chǎn)安全效率,對(duì)鉆具的損傷情況和預(yù)期壽命有必要做認(rèn)真檢測(cè)。但是，通常所用的無損檢測(cè)方法,如超聲法、渦流法、磁粉法、滲透法、電磁法和射線法只能發(fā)現(xiàn)鉆具中已有的損傷和缺陷,對(duì)已多次下井使用但未產(chǎn)生損傷的鉆具無法預(yù)測(cè)而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)速度慢，可靠性差，制約了鉆井速度，而且一些大型油田鉆井工作量大，鉆桿使用及檢測(cè)量大，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法在一定程度上影響了油田經(jīng)濟(jì)效益的提高。這里介紹一種有效的檢測(cè)方法—漏磁檢測(cè)。漏磁無損檢測(cè)技術(shù)在鋼鐵、石油、石化等領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛。漏磁檢測(cè)只限于檢測(cè)鐵磁性材料,主要是鐵磁性材料的表面及近表面的檢測(cè)。該方法具有探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無污染、檢測(cè)靈敏度高、不需要耦合劑、檢測(cè)時(shí)一般不需要對(duì)表面進(jìn)行清洗處理、可以實(shí)現(xiàn)缺陷的初步量化等特點(diǎn)。在工業(yè)上實(shí)用探傷設(shè)備的開發(fā)制造還剛剛起步,而隨著質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步我國(guó)對(duì)于漏磁探傷設(shè)備的市場(chǎng)需求將越來越大。因此,縮小同國(guó)外先進(jìn)的無損檢測(cè)設(shè)備制造水平的差距是當(dāng)前我國(guó)無損檢測(cè)業(yè)界的重要且緊迫的任務(wù)。由于鉆桿是兩頭大中間小的結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種特殊結(jié)構(gòu)，為了使檢測(cè)儀器能在鉆桿上順利移動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)儀器機(jī)械部分需要用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。具體用連接滾輪和彈簧，利用它們的伸縮性來保證儀器的順利移動(dòng)，從而保證順利檢測(cè)。三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱[1]C.EdwardsandS.B.PalaerTheprodmagnetizationmethodofmagneticparticleinspection25p305BritishNDT1983[2]D.L.Atherton,Finiteelementcalculationsandcomputermeasurementsofmagneticfluxleakagepatternsforpits.30(2)p159BritishJournalofNDT1988[3]D.L.Atherton,Magneticinspectioniskeytoensuringsafepipelines,87(8)OilandGasJournals[4]C.EdwardsandS.B.Palaer,Theprodmagnetizationmethodofmagneticparticleinspection,25,p305BritishNDT1983[5]沈功田中國(guó)無損檢測(cè)進(jìn)展NDT無損檢測(cè)中國(guó)世界2005(2)[6]劉志平康宜華武新軍等儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)傳感器設(shè)計(jì)無損檢測(cè)200426(12):612～615[7]李路明黃松齡李振星等鑄鐵件的漏磁檢測(cè)方法清華大學(xué)學(xué)報(bào)200242(4):474～476[8]黃松齡管道磁化的有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)清華大學(xué)學(xué)報(bào)200040(2):67～69[9]李路明黃松齡施克仁漏磁檢測(cè)的交直流磁化問題清華大學(xué)學(xué)報(bào)200242(2):154～156[10]楊理踐馬鳳銘高松巍管道漏磁在線檢測(cè)系統(tǒng)的研究?jī)x器儀表學(xué)報(bào)2004(8)[11]楊理踐李松松王玉梅等小波包在管道漏磁信號(hào)分析中的應(yīng)用儀器儀表學(xué)報(bào)2002[12]何輔云漏磁探傷中多路缺陷信號(hào)的滑環(huán)傳送方法合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)1998(6):128～132[13]周林闕沛文海底輸油管道缺陷漏磁檢測(cè)信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制200412(2):120～121[14]陳亮闕沛文黃作英等一種新型磁阻式傳感器在漏磁檢測(cè)中的應(yīng)用傳感器技術(shù)200423[15]徐章遂靳英衛(wèi)張政保等基于磁檢測(cè)的螺栓孔裂紋定量檢測(cè)方法無損檢測(cè)2001(6):237～239[16]蔡桂喜磁粉和漏磁探傷對(duì)裂紋狀缺陷檢出能力的研究2004年全國(guó)電磁(渦流)檢測(cè)技術(shù)研討會(huì)論文集鞍山:愛德森(廈門)電子有限公司NDT事業(yè)部2004p:40～48[17]便攜式鉆桿漏磁探傷方法與裝置的研究孫燕華康宜華李久政機(jī)械電子2005年第11期[18]中國(guó)稀土永磁材料的發(fā)展現(xiàn)狀及前景林河成礦業(yè)快報(bào)2006年10月第10期[19]永磁機(jī)構(gòu)的研究與發(fā)展朱學(xué)貴王毅羅禮全毛慧勇HighVoltageApparatus200610[20]稀土永磁體在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用與展望時(shí)彧?jiǎng)⒘x倫陳安華礦山機(jī)械20066[21]漏磁無損檢測(cè)在科學(xué)鉆探鉆柱損傷監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用前景探礦工程2000年第5期[22]抽油桿無盲區(qū)檢測(cè)方案和系統(tǒng)設(shè)計(jì)張松程順峰康宜華武新軍無損檢測(cè)2005年第27卷第4期[23]鉆柱現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及應(yīng)用趙洪臣薛志軍張晨鵬無損檢測(cè)2002年4月[24]提高油管漏磁檢測(cè)設(shè)備性能的新方法杜志葉阮江軍余世峰馬保軍西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)Vol.28No.6[25]鉆桿漏磁檢測(cè)探頭的設(shè)計(jì)康宜華孫燕華李久政2006年第25卷第11期[26]漏磁檢測(cè)技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀研究林俊明無損探傷2006年2月Vol.30No.1四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向4.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,儀器的體積越來越小、處理速度越來越快、功能越來越強(qiáng)大。漏磁檢測(cè)理論研究及探傷系統(tǒng)的傳感器性能、數(shù)據(jù)處理等方面也都有很大的進(jìn)步。國(guó)外研究概況國(guó)外對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)的研究很早,Zuschlug[1]于1933年首先提出應(yīng)用磁敏傳感器測(cè)量漏磁場(chǎng)的思想,但直至1947年Hastings設(shè)計(jì)了第一套漏磁檢測(cè)系統(tǒng),漏磁檢測(cè)才開始受到普遍的承認(rèn)。1973年,英國(guó)天然氣公司采用漏磁法對(duì)其所管轄的一條直徑為600mm的天然氣管道的管壁腐蝕減薄狀況進(jìn)行了在役檢測(cè),首次引入了定量分析方法。對(duì)于缺陷漏磁場(chǎng)的計(jì)算始于1966年,Shcherbin和Zatsepin兩人采用磁偶極子模型計(jì)算表面開口的無限長(zhǎng)裂紋。蘇、日、美、德、英等國(guó)相繼對(duì)這一領(lǐng)域開展研究,形成了兩大學(xué)派,主要為研究磁偶極子法和有限元法兩大學(xué)派。1975年,Hwang和Lord采用有限元方法對(duì)漏磁場(chǎng)進(jìn)行分析,首次把材料內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)和磁導(dǎo)率與漏磁場(chǎng)幅值聯(lián)系起來。Edwards和Palaer[4]推出了有限長(zhǎng)開口裂紋的三維表達(dá)式,從中得出當(dāng)材料的相對(duì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于缺陷深寬比時(shí),漏磁場(chǎng)強(qiáng)度與缺陷深度呈近似線性關(guān)系的結(jié)論。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)從90年代初對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究,其總體技術(shù)水平落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。近年來,在國(guó)內(nèi)無損檢測(cè)工作者的共同努力下,目前已有許多的高校和研究單位在這方面取得了可喜的成果,逐步縮小了與國(guó)際水平的差距。國(guó)內(nèi)研究漏磁檢測(cè)技術(shù)的高校主要有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等。其中華中科技大學(xué)的楊叔子、康宜華、武新軍等,在儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)研究[6]和管道漏磁無損檢測(cè)傳感器的研制、鋼絲繩的漏磁檢測(cè)等方面進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作,利用ANSYS軟件分析了傳感器勵(lì)磁裝置的參數(shù)對(duì)鋼板局部磁化的影響,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的漏磁檢測(cè)傳感器等;清華大學(xué)的李路明、黃松齡等研究了管道的漏磁探傷,鐵鑄件的漏磁探傷方法[7],采用有限元分析法研究永磁體幾何參數(shù)對(duì)管道磁化效果的影響[8],分析漏磁探傷中各種量之間的數(shù)值關(guān)系,如表面裂紋寬度對(duì)漏磁場(chǎng)Y分量影響的問題;交直流磁化問題[9],針對(duì)漏磁檢測(cè)交流磁化的磁化電流頻率選擇問題,分析了磁化頻率的選取原則等等。4.2發(fā)展趨勢(shì)使用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，智能管道爬行器4.3主攻方向檢測(cè)過程非自動(dòng)化、檢測(cè)結(jié)果很大程度上依賴于人的主觀判斷，以及檢測(cè)效率低下這一現(xiàn)狀。軸向裂縫檢測(cè)有一定的困難，而且因漏磁技術(shù)是檢測(cè)管道壁厚的間接檢測(cè)方法，以檢測(cè)的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)直觀顯示管壁的缺陷也比較困難。五、主要研究?jī)?nèi)容需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路5.1主要研究?jī)?nèi)容漏磁檢測(cè)調(diào)節(jié)部分的設(shè)計(jì):針對(duì)變徑鉆桿直徑不同的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了移動(dòng)檢測(cè)探頭儀,其結(jié)構(gòu)如圖3所示.它由檢測(cè)探頭靴組件和探頭儀腔體組成。探頭儀腔體由磁化器和驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。磁化器將被測(cè)鉆桿進(jìn)行局部軸向磁化。檢測(cè)探頭靴組件上安裝有多自由度浮動(dòng)的檢測(cè)探頭芯,具有對(duì)鉆桿加厚過渡區(qū)與桿體交界變徑區(qū)域檢測(cè)的適應(yīng)性,用于拾取鉆桿全圓周方位的缺陷漏磁信號(hào)。檢測(cè)探頭由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)沿著被測(cè)鉆桿軸向移動(dòng)對(duì)其進(jìn)行全面掃查檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)支撐滾輪內(nèi)置式懸掛安裝,這樣使得探頭儀沿被測(cè)鉆桿軸向跨度小,從而使得移動(dòng)檢測(cè)探頭儀能夠到達(dá)被測(cè)鉆桿端部極限位,減小了檢測(cè)盲區(qū)。漏磁檢測(cè)連接部分的設(shè)計(jì):成整圓周分布的探頭芯由探頭芯連接塊外加彈簧形成浮動(dòng)連接,適應(yīng)變經(jīng)區(qū)域的檢測(cè),如圖5所示.5.2關(guān)鍵問題1、設(shè)計(jì)永磁體[18][19][20]與傳感器的連接；2、設(shè)計(jì)連接滾輪及彈簧。探頭芯最佳檢測(cè)姿態(tài)的實(shí)現(xiàn)主要由其徑向浮動(dòng)、軸向和周向轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)浮動(dòng)自由度來完成的。設(shè)計(jì)了關(guān)節(jié)式浮動(dòng)連接方式來實(shí)現(xiàn)3個(gè)自由度浮動(dòng)。如圖4所示,探頭芯由2個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸通過連接桿連接在裝有浮動(dòng)彈簧的浮動(dòng)臂上,可以產(chǎn)生2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng),一個(gè)移動(dòng)自由度浮動(dòng),中間通過另一矯正彈簧來對(duì)其姿態(tài)進(jìn)行對(duì)中復(fù)位,以實(shí)現(xiàn)在具有3個(gè)自由度的同時(shí)還能進(jìn)行姿態(tài)矯正。此浮動(dòng)連接方式結(jié)構(gòu)緊湊,防塵效果好。5.3解決思路做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，前提必須了解研究目的和主攻方向，要進(jìn)行大量的資料收集以及計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，所以需要經(jīng)常去圖書館和機(jī)房查閱資料?？傮w思路如下：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，結(jié)合老師指導(dǎo)對(duì)調(diào)研對(duì)象進(jìn)行初步分析；參考資料[21][22][23][24][25][26]，了解調(diào)研過程，根據(jù)具體要求對(duì)研究方案進(jìn)行構(gòu)思；設(shè)計(jì)并畫出設(shè)計(jì)的機(jī)械部分視圖；對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步針對(duì)性修改，以增加其直觀性、可行性和實(shí)用性；六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須的工作條件1）圖書館資源、網(wǎng)上資源；2）傳感器手冊(cè)、液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3）計(jì)算機(jī)，50學(xué)時(shí)。七、工作的主要進(jìn)度與時(shí)間安排（工作量計(jì)算8-17周，共10周）NO.主要工作周次安排具體時(shí)間備注選題及準(zhǔn)備第6周10.8-10.14集中選題外文翻譯第8-9周10.22-11.4開題報(bào)告資料檢索，調(diào)研第10周11.5-11.11畢業(yè)設(shè)計(jì)第11-17周11.12-12.30第13周期中檢查論文審查評(píng)閱，答辯下學(xué)期2008年6月上、中旬資料裝訂指導(dǎo)教師審查意見評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)答辯會(huì)議記錄鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)摘要學(xué)生所在系部：機(jī)械系指導(dǎo)老師所在單位：長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)生：陳明亮指導(dǎo)老師：楊雄[摘要]：常見的井下鉆具事故多是由于疏于檢測(cè)致使有嚴(yán)重缺陷的鉆具下井造成的?；诼┐殴ぷ髟淼奶絺麢C(jī)，可以有效檢測(cè)出存在缺陷的鉆具，以減少事故隱患。鉆桿屬于薄壁管，在鉆井過程中承受軸向力、彎矩、離心力、扭轉(zhuǎn)力以及動(dòng)載的作用，工況條件極其惡劣。特別是深井、斜井，鉆桿中微小的缺陷就可能導(dǎo)致井下鉆具事故。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，為提高機(jī)械鉆速，井下動(dòng)力鉆具的使用增多，鉆柱轉(zhuǎn)速提高，對(duì)鉆桿質(zhì)量的要求也越來越高。漏磁檢測(cè)技術(shù)是近年來新發(fā)展起來的無損探傷技術(shù)，原理與磁粉探傷相同，不僅能對(duì)鉆桿管體進(jìn)行全面檢測(cè)，而且可以利用電子技術(shù)獲得直觀的量化檢測(cè)結(jié)果。它檢測(cè)準(zhǔn)確、速度快，尤其適合于大批量鉆桿的檢測(cè)工作。[關(guān)鍵詞]：鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械設(shè)計(jì)EnglishSummry[Abstract]:Thecommonmineshaftdrillingtoolaccidentmanyarebecauseisnegligentintheexaminationcausetohavetheseriousdefectdrillingtooltogointoawellcreates.Basedontheleakageprincipleofwork'scrackdetectionmachine,mayexaminetheexistenceflaweffectivelythedrillingtool,reducestheaccidentpotential.Thedrillrodbelongstothethinwalledtube,withstandstheaxialforce,thebendingmoment,thecentrifugalforce,thetorsionforceaswellasthemovingloadfunctioninthewelldrillingprocess,theoperatingmodeconditionisextremelybad.Speciallythedeepwell,theslanthole,inthedrillrodthesmallflawpossiblycausesthemineshaftdrillingtoolaccident.Alongwiththewelldrillingtechnology'sunceasingdevelopment,toenhancethemachinerytodrillfast,themineshaftpowerdrillingtool'suseincreases,drillsthecolumnrotationalspeedtoenhance,isalsogettinghigherandhighertothedrillrodquality'srequest.Theleakageexaminationtechnologywastherecentyearsrecentdevelopmentlosslesscrackdetectiontechnology,theprincipleandthemagneticpowdertestisthesame,notonlycouldcarryonthecomprehensiveexaminationtothedrillrodbody,moreovermightobtainthedirect-viewingquantificationtestresultusingtheelectronictechnology.Itexamines,thespeedtobequickaccurately,especiallysuitsinthemassdrillrod'sexaminationwork.[Keywords]:Drillpipe，Leakageexamination，Machinedesign畢業(yè)設(shè)計(jì)正文主體第26頁(yè)(共28頁(yè))第27頁(yè)(共28頁(yè))畢業(yè)設(shè)計(jì)正文主體1.選題背景1.1來源本課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐；1.2研究的目的與意義石油鉆桿在油田鉆井工程中，是地面旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)與鉆鋌、鉆頭連接的主要部件，通過它們達(dá)到轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，大鉤帶動(dòng)鉆頭升降，泥漿送到井底形成循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)鉆頭破碎巖層并連續(xù)鉆進(jìn)。正常鉆進(jìn)時(shí)，石油鉆桿在井下要承受拉伸、壓縮、扭曲和泥漿酸化等復(fù)雜交變應(yīng)力，工作條件極為惡劣，隨著工作頻率的增大，使用時(shí)間過長(zhǎng)，將形成疲勞裂紋，嚴(yán)重腐蝕坑等，因此，石油鉆桿能否正常、安全地工作，是油田鉆井工程能否正常進(jìn)行的關(guān)鍵之一，在鉆井工程生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的地位。預(yù)防鉆桿失效是提高鉆井速度和保障施工安全的重要措施，歷來受到石油及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液同F(xiàn)場(chǎng)工作人員的重視。一些大型油田傳統(tǒng)的檢測(cè)方法在一定程度上影響了油田經(jīng)濟(jì)效益的提高。漏磁檢測(cè)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足針對(duì)石油鉆桿運(yùn)用漏磁檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其方法的運(yùn)用進(jìn)行探討，為提高石油鉆桿使用效率，掌握其質(zhì)量狀況，減少鉆井事故發(fā)生，從而提高整體經(jīng)濟(jì)效益具有十分積極的意義。。石油鉆桿漏磁檢測(cè)原理是建立在鐵磁性材料的高磁導(dǎo)率的特性基礎(chǔ)上，通過測(cè)量鐵磁性材料中由于缺陷所引起的磁導(dǎo)率變化來檢測(cè)在役石油鉆桿的狀況。石油鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場(chǎng)的作用下被磁化，當(dāng)無缺陷時(shí)，磁力線絕大部分通過鐵磁性材料，此時(shí)在材料內(nèi)部磁力線分布均勻；當(dāng)有缺陷時(shí)，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)率比鐵磁性材料本身小，致使磁力線發(fā)生彎曲，并具有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)，就能有效地檢測(cè)出缺陷的存在，從而檢測(cè)分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。1.3應(yīng)解決的主要問題應(yīng)解決的主要問題是鉆桿的磁化問題和鉆桿順利現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)問題。1.3.1鉆桿的磁化問題這里在每個(gè)探頭上設(shè)計(jì)了兩個(gè)永磁體對(duì)稱分布在檢測(cè)探頭的傳感器的兩邊，相距140mm。保證不管鉆桿向上或是向下都能被有效磁化。1.3.2鉆桿的順利檢測(cè)問題鑒于鉆桿是兩頭大中間小的結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種特殊結(jié)構(gòu)，為了使檢測(cè)儀器能在鉆桿上順利移動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)儀器機(jī)械部分需要用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。這里用浮動(dòng)連接探頭來實(shí)現(xiàn)。利用彈簧的伸縮性來保證儀器的順利移動(dòng)，從而保證檢測(cè)順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)了浮動(dòng)連接方式來實(shí)現(xiàn)探頭的浮動(dòng)檢測(cè)。如圖所示，檢測(cè)探頭通過連接鉸鏈與連接桿連接在裝有浮動(dòng)彈簧的浮動(dòng)連接裝置上,為防止檢測(cè)探頭轉(zhuǎn)動(dòng),把導(dǎo)向連桿桿體部分都設(shè)計(jì)成方形，以實(shí)現(xiàn)探頭的準(zhǔn)確定位保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。此浮動(dòng)連接方式結(jié)構(gòu)緊湊,防油效果好。1.4應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求1.4.1實(shí)現(xiàn)鉆桿的有效磁化鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場(chǎng)的作用下被磁化，當(dāng)有缺陷時(shí)，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)率比鐵磁性材料本身小，致使磁力線發(fā)生彎曲，并具有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)，就能有效地檢測(cè)出缺陷的存在，從而檢測(cè)分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。1.4.2實(shí)現(xiàn)順利檢測(cè)能保證檢測(cè)探頭在鉆桿加厚過渡區(qū)的自由移動(dòng)，更重要的是彈簧能及時(shí)準(zhǔn)確復(fù)位，以保證無漏檢情況發(fā)生。1.5國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.5.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)從90年代初對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究,其總體技術(shù)水平落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。近年來,在國(guó)內(nèi)無損檢測(cè)工作者的共同努力下,目前已有許多的高校和研究單位在這方面取得了可喜的成果,逐步縮小了與國(guó)際水平的差距。國(guó)內(nèi)研究漏磁檢測(cè)技術(shù)的高校主要有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等。其中華中科技大學(xué)的楊叔子、康宜華、武新軍等,在儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)研究[6]和管道漏磁無損檢測(cè)傳感器的研制、鋼絲繩的漏磁檢測(cè)等方面進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作,利用ANSYS軟件分析了傳感器勵(lì)磁裝置的參數(shù)對(duì)鋼板局部磁化的影響,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的漏磁檢測(cè)傳感器等;清華大學(xué)的李路明、黃松齡等研究了管道的漏磁探傷,鐵鑄件的漏磁探傷方法[7],采用有限元分析法研究永磁體幾何參數(shù)對(duì)管道磁化效果的影響[8],分析漏磁探傷中各種量之間的數(shù)值關(guān)系,如表面裂紋寬度對(duì)漏磁場(chǎng)Y分量影響的問題;交直流磁化問題[9],針對(duì)漏磁檢測(cè)交流磁化的磁化電流頻率選擇問題,分析了磁化頻率的選取原則等等。1.5.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)的研究很早,Zuschlug[1]于1933年首先提出應(yīng)用磁敏傳感器測(cè)量漏磁場(chǎng)的思想,但直至1947年Hastings設(shè)計(jì)了第一套漏磁檢測(cè)系統(tǒng),漏磁檢測(cè)才開始受到普遍的承認(rèn)。1973年,英國(guó)天然氣公司采用漏磁法對(duì)其所管轄的一條直徑為600mm的天然氣管道的管壁腐蝕減薄狀況進(jìn)行了在役檢測(cè),首次引入了定量分析方法。對(duì)于缺陷漏磁場(chǎng)的計(jì)算始于1966年,Shcherbin和Zatsepin兩人采用磁偶極子模型計(jì)算表面開口的無限長(zhǎng)裂紋。蘇、日、美、德、英等國(guó)相繼對(duì)這一領(lǐng)域開展研究,形成了兩大學(xué)派,主要為研究磁偶極子法和有限元法兩大學(xué)派。1975年,Hwang和Lord采用有限元方法對(duì)漏磁場(chǎng)進(jìn)行分析,首次把材料內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)和磁導(dǎo)率與漏磁場(chǎng)幅值聯(lián)系起來。Edwards和Palaer[4]推出了有限長(zhǎng)開口裂紋的三維表達(dá)式,從中得出當(dāng)材料的相對(duì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于缺陷深寬比時(shí),漏磁場(chǎng)強(qiáng)度與缺陷深度呈近似線性關(guān)系的結(jié)論。1.6本研究的指導(dǎo)思想與技術(shù)路線做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，前提必須了解研究目的和主攻方向，要進(jìn)行大量的資料收集以及計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，所以需要經(jīng)常去圖書館和機(jī)房查閱資料?？傮w路線如下：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，結(jié)合老師指導(dǎo)對(duì)調(diào)研對(duì)象進(jìn)行初步分析；參考資料[21][22][23][24][25][26]，了解調(diào)研過程，根據(jù)具體要求對(duì)研究方案進(jìn)行構(gòu)思；設(shè)計(jì)并運(yùn)用AutoCAD畫出設(shè)計(jì)的機(jī)械部分視圖；對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步針對(duì)性修改，以增加其直觀性、可行性和實(shí)用性；2.方案論證2.1總體結(jié)構(gòu)方案介紹2.1.1方案一：如下圖所示：圖2.1浮動(dòng)漏磁漏磁檢測(cè)儀探頭連接部分采用浮動(dòng)裝置[27]，其基本工作原理：在鉆桿徑向安裝浮動(dòng)彈簧，在鉆桿向上或是向下運(yùn)動(dòng)過程中，由于鉆桿直徑的變化需要探頭位置也不斷的隨其相應(yīng)的變化，徑向安放彈簧可以實(shí)現(xiàn)此目的。鉆桿檢測(cè)前要先進(jìn)行磁化，每個(gè)檢測(cè)探頭兩端分別設(shè)計(jì)安裝有一個(gè)永磁體，利用永磁體對(duì)鉆桿進(jìn)行磁化。探頭兩端均設(shè)計(jì)安放永磁體可以保證無論鉆桿是上提還是下降都可以先磁化后檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)漏磁檢測(cè)必須先磁化的條件。鉆桿被磁化后通過探頭的對(duì)應(yīng)放傳感器的地方，利用傳感器對(duì)鉆桿情況實(shí)施有效的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。2.1.2方案二：如下圖所示：圖2.2四連桿漏磁漏磁檢測(cè)儀此檢測(cè)儀器探頭的連接部位采用四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)時(shí)探頭與鉆桿平行接觸，彈簧起復(fù)位和定位作用。這種結(jié)構(gòu)的工作原理是：檢測(cè)探頭的連接部分采用四連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)檢測(cè)鉆桿的桿體部分時(shí)，四連桿處于矩形狀態(tài)，如下圖上面部分所示，當(dāng)檢測(cè)鉆桿的加厚端時(shí)，由于鉆桿直徑加大，需要大的檢測(cè)空間，在四連桿連接鉸鏈的作用下四連桿發(fā)生相應(yīng)的變形，隨即變成如圖下面部分所示的平行四邊形結(jié)構(gòu)，檢測(cè)探頭隨之向外移動(dòng)，檢測(cè)探頭距鉆桿中心線的距離由a增大到b，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉆桿大徑區(qū)的有效檢測(cè)。連桿桿體部分所連接的彈簧可以在四連桿機(jī)構(gòu)發(fā)生變形時(shí)利用彈簧的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)探頭的定位和復(fù)位作用。圖2.3四連桿機(jī)構(gòu)2.2兩種方案比較方案一與方案二最大區(qū)別就是檢測(cè)探頭的連接裝置。兩種方案都能實(shí)現(xiàn)探頭在鉆桿加厚區(qū)與桿體之間的順利過渡，并實(shí)現(xiàn)有效的檢測(cè)。但方案二中彈簧布置在軸向，探頭在變徑區(qū)移動(dòng)時(shí)促使四連桿發(fā)生形變，彈簧連接部位雖然會(huì)隨連桿轉(zhuǎn)動(dòng)而改變方向，但由于彈簧軸向與垂直方向會(huì)存在一定的夾角，容易造成彈簧的扭彎變形，影響探頭回彈準(zhǔn)確性和及時(shí)性并且影響彈簧的使用壽命。而方案二中彈簧布置在徑向，既可保證探頭及時(shí)準(zhǔn)確回彈又不會(huì)存在彈簧的扭彎變形情況。綜上所述，方案一是最佳方案。2.3重要裝置設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介2.3.1探頭：結(jié)構(gòu)形式如圖1所示：圖2.4檢測(cè)探頭檢測(cè)探頭分殼體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外殼結(jié)構(gòu)如圖所示，里面留有安裝永磁體和傳感器的腔，并有螺釘孔。下面壓板由螺釘連接，實(shí)現(xiàn)探頭結(jié)構(gòu)的完整性和密封性，為防止傳感器與油污或是泥漿接觸發(fā)生短路，傳感器用密封膠封死在殼體內(nèi)。探頭材料為銅合金，以防檢測(cè)過程中摩擦產(chǎn)生電火花造成危險(xiǎn)事故發(fā)生，另外銅合金比較耐磨，提高了檢測(cè)設(shè)備的使用壽命。兩端分別倒角利于檢測(cè)探頭在鉆桿上自由順利過渡檢測(cè)。2.3.2連接部分：結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2.5浮動(dòng)連接裝置此連接裝置工作原理[28]如下：檢測(cè)探頭與連桿用鉸鏈連接，實(shí)現(xiàn)探頭的自由擺動(dòng)，便于在鉆桿加厚過渡區(qū)自由方便移動(dòng)檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)探頭過渡到鉆桿加厚區(qū)時(shí)，浮動(dòng)彈簧被壓縮，帶動(dòng)探頭下移，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿大徑的順利檢測(cè)。浮動(dòng)彈簧采用壓縮彈簧以保證在整個(gè)檢測(cè)過程中探頭始終與鉆桿有效接觸，利于磁化檢測(cè)。調(diào)整彈簧可以輔助保證探頭計(jì)量平整檢測(cè)，不致偏移太大。3.設(shè)計(jì)過程論證本論文主要是設(shè)計(jì)鉆桿現(xiàn)場(chǎng)無損檢測(cè)儀器，對(duì)于這種儀器，它的主要部分就是檢測(cè)探頭和浮動(dòng)連接裝置，支柱以及它們的連接安裝問題，其中浮動(dòng)連接裝置中至關(guān)重要的零件就是壓縮彈簧。下面著重就針對(duì)這些問題進(jìn)行論述。3.1檢測(cè)探頭檢測(cè)探頭直接與鉆桿接觸[29]，在鉆桿高速旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)中要承受摩擦和沖擊力的作用，還要受原油泥漿腐蝕，工作環(huán)境惡劣，且由于接觸易燃物體，在工作過程中避免長(zhǎng)生電火花，所以探頭選和設(shè)計(jì)非常重要。1選材：防腐蝕，耐磨，防止產(chǎn)生電火花，故選用銅合金：硅青銅2設(shè)計(jì)尺寸：長(zhǎng)度：因檢測(cè)探頭要保證兩個(gè)永磁體中心線之間的距離為:，永磁體長(zhǎng)度為：設(shè)計(jì)邊界尺寸為：長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為:寬度：永磁體寬度為：設(shè)計(jì)邊界尺寸為：寬度設(shè)計(jì)為:高度：永磁體高度為：設(shè)計(jì)邊界尺寸為：壓板厚度為：高度設(shè)計(jì)為：相關(guān)形狀和尺寸如圖所示：圖3.1檢測(cè)探頭3.2彈簧設(shè)計(jì)3.2.1具體設(shè)計(jì)彈簧選擇圓柱螺旋壓縮彈簧[30]，具體設(shè)計(jì)方法和步驟工作時(shí)，彈簧所受最大工作載荷為600N，工作環(huán)境有腐蝕性，故選擇材料為1Cr18Ni9，類彈簧，許用切應(yīng)力，許用彎曲應(yīng)力，彈性模量，切變模量，此種材料耐腐蝕，耐高溫，有良好的工藝性，適用于小彈簧。選擇旋繞比，暫取，則根據(jù)公式計(jì)算出曲度系數(shù)3）根據(jù)安裝空間，初定彈簧中徑，則根據(jù)公式計(jì)算出4）計(jì)算彈簧絲直徑取5）對(duì)于壓縮彈簧，工作圈數(shù)根據(jù)公式計(jì)算實(shí)際工作中正常情況下，為保證檢測(cè)時(shí)鉆桿過度偏向一邊時(shí)的儀器的安全，這里取彈簧內(nèi)徑彈簧外徑彈簧節(jié)距彈簧自由長(zhǎng)度因在實(shí)際安裝中，允許的空間滿足不了所設(shè)計(jì)的彈簧自由高度值，也即過大，不符合實(shí)際應(yīng)用要求，需重新設(shè)計(jì)。重新設(shè)計(jì)如下:重選則曲度系數(shù)：彈簧絲直徑：取彈簧中徑：彈簧內(nèi)徑：彈簧外徑：彈簧節(jié)距：彈簧工作圈數(shù)：取彈簧自由長(zhǎng)度：取7）驗(yàn)算穩(wěn)定性：細(xì)長(zhǎng)比符合兩端固定彈簧的選擇標(biāo)準(zhǔn)，故不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。8）疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算公式已知：由可得對(duì)于變應(yīng)力作用下的普通圓柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)值按公式計(jì)算，式中：--彈簧疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算和材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)精確性高時(shí)，?。?-彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限，按變載荷作用次數(shù)N，由下表查取；表3-1彈簧參數(shù)表變載荷作用次數(shù)N取故設(shè)計(jì)合理。上面設(shè)計(jì)的彈簧僅能檢測(cè)5寸鉆桿的現(xiàn)場(chǎng)使用情況，對(duì)于5寸以下的鉆桿卻無能為力。為了解決這個(gè)問題，我們可以調(diào)整設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)多種鉆桿尺寸的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。這里主要是改變浮動(dòng)彈簧的工作變形量，依據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則，重新設(shè)計(jì)如下：1）選材：1Cr18Ni92）旋繞比：取，則3）彈簧中徑：4）彈簧絲直徑：取5）對(duì)于壓縮彈簧工作圈數(shù)根據(jù)公式計(jì)算，其中在實(shí)際工作中正常情況下這里取則取6）計(jì)算彈簧內(nèi)徑，外徑，節(jié)距，自由長(zhǎng)度：彈簧內(nèi)徑彈簧外徑彈簧節(jié)距彈簧自由長(zhǎng)度取7）驗(yàn)算穩(wěn)定性：細(xì)長(zhǎng)比符合兩端固定彈簧的選擇標(biāo)準(zhǔn)，故不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。8）疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算公式由可得對(duì)于變應(yīng)力作用下的普通圓柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)值按公式演算即故彈簧設(shè)計(jì)合理。3.2.2彈簧的有關(guān)參數(shù)如下表：表3-2彈簧參數(shù)表參數(shù)名稱及代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果中徑30mm內(nèi)徑25mm外徑35mm旋繞比6長(zhǎng)細(xì)比3.67自由長(zhǎng)度110mm工作長(zhǎng)度30.15mm有效圈數(shù)11.5圈總?cè)?shù)13.5圈節(jié)距9mm軸向間距4mm展開長(zhǎng)度1277.5mm螺旋角5.458°質(zhì)量0.203Kg3.3浮動(dòng)連接裝置設(shè)計(jì)浮動(dòng)連接裝置的示意圖如下所示：圖3.2浮動(dòng)連接機(jī)構(gòu)套筒與連桿下端的導(dǎo)向部分為圓形截面，目的是利于彈簧的自由伸縮。而連桿上端的桿體部分則設(shè)計(jì)成方形，其目的是防止檢測(cè)探頭在檢測(cè)過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)敘述過了。下面著重討論一下其他部分和其工作原理。導(dǎo)向連桿[31]如圖所示：連桿下端連接浮動(dòng)彈簧，上端連接檢測(cè)探頭，彈簧和連桿導(dǎo)向部分外端有套筒起固定導(dǎo)向和防油污作用；連桿下端設(shè)計(jì)還利于對(duì)彈簧的定位；連桿桿體部分采用方形結(jié)構(gòu)，既實(shí)現(xiàn)軸向作用，又可防止探頭在檢測(cè)過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；連桿導(dǎo)向部分和套筒內(nèi)壁也采用小間隙配合，既起導(dǎo)向作用又可防止連桿在套筒內(nèi)發(fā)生大的偏轉(zhuǎn)帶動(dòng)檢測(cè)探頭的偏轉(zhuǎn)而影響彈簧最佳工作狀態(tài)（軸向運(yùn)動(dòng)）的保證，影響檢測(cè)探頭的徑向檢測(cè)，最終影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于檢測(cè)儀器工作環(huán)境的特殊性，既腐蝕又易燃，鑒于連桿的工作情況，選擇硅青銅，既耐磨有可防止產(chǎn)生電火花。浮動(dòng)彈簧前面有詳細(xì)的計(jì)算說明，彈簧為圓柱螺旋彈簧，頂端磨平，與導(dǎo)向連桿接觸端直接套在連桿下端的部分，也起一定的導(dǎo)向和定位作用。套筒套筒選材也要耐磨并防止產(chǎn)生電火花，故此處選用黃銅。對(duì)套筒有個(gè)很特殊的要求就是內(nèi)壁一定要光滑達(dá)到要求的粗糙度，因?yàn)樘淄矁?nèi)壁直接與連桿的導(dǎo)向部分接觸，連桿要帶動(dòng)探頭順利移動(dòng)，就要求摩擦力盡量減小，，內(nèi)壁盡量光滑。4）套筒蓋套筒蓋設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形，因?yàn)閮x器要承受150N的作用壓力就需要在內(nèi)部布置支柱。由于檢測(cè)儀器內(nèi)部空間有限，如果套筒蓋也隨套筒設(shè)計(jì)成圓形或是方形，影響支柱的安放空間。5）墊板因?yàn)闄z測(cè)儀器為圓柱形，內(nèi)壁的圓弧結(jié)構(gòu)不利于浮動(dòng)連接裝置與儀器內(nèi)壁的連接，所以設(shè)計(jì)一種特殊的墊板起過渡作用，以方便連接裝置與儀器的連接。墊板的結(jié)構(gòu)如圖所示，它與儀器內(nèi)壁采用焊接方式連接。圖3.3墊板3.4支柱設(shè)計(jì)3.4.1鉆桿有關(guān)參數(shù)如下[32]：1）桿體參數(shù)表3-3桿體參數(shù)外徑mm名義質(zhì)量Kg/m平端質(zhì)量Kg壁厚mm鋼級(jí)加厚端型式12738.135.7912.70EI，E，U2）加厚端尺寸表3-4加厚端尺寸外徑mm內(nèi)徑mm最小長(zhǎng)度mm最大長(zhǎng)度mm鋼級(jí)149.296.976.2139.7X，G，S3.4.2鉆桿重量計(jì)算：本設(shè)計(jì)應(yīng)用于4000米以下鉆桿現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，4000米鉆桿質(zhì)量近似計(jì)算如下：則鉆桿總重量為：3.4.3支柱設(shè)計(jì)：選材：支柱起一般的支撐作用，選用Q235；類型：圓鋼；壓力：由于儀器殼體不承重，鉆桿重量全部由支柱支撐，則；根數(shù)：初定8根；每根承重：；Q235的許用壓應(yīng)力：設(shè)計(jì)計(jì)算：由公式直接求出支柱必需的橫截面尺寸：即校核計(jì)算：按公式進(jìn)行校核，設(shè)計(jì)計(jì)算合理。3.4.4直徑計(jì)算圓鋼直徑：由得這里取3.4.5校驗(yàn)合理性如圖所示支柱分布情況：圖3.4支柱1顯見，支柱分布受空間限制，故需進(jìn)行校核，看設(shè)計(jì)是否合理。=1\*ROMAN錯(cuò)誤！未找到引用源。如果將支柱安放在距檢測(cè)最大外徑處相距處，則支柱中心所在圓的一些參數(shù)如下：直徑為：周長(zhǎng)為：探頭所占長(zhǎng)度為：支柱可占長(zhǎng)度為：每根支柱可占長(zhǎng)度為：顯見：，即實(shí)際空間不夠放下設(shè)計(jì)尺寸的支柱，需要重新設(shè)計(jì)。 =2\*ROMAN錯(cuò)誤！未找到引用源。如果將支柱安放在距檢測(cè)最大外徑處相距處，則支柱中心所在圓的一些參數(shù)如下：直徑為：周長(zhǎng)為：探頭所占長(zhǎng)度為：支柱可占長(zhǎng)度為：每根支柱可占長(zhǎng)度為：顯見：，即實(shí)際空間不夠放下設(shè)計(jì)尺寸的支柱，而且可以看出鉆桿安放空間靠位置外移是不行的，必須改變?cè)O(shè)計(jì)策略，這里重新設(shè)計(jì)每個(gè)位置安放兩根支柱，即支柱數(shù)量為，放置情況如圖所示：圖3.5支柱2則：每根承重：；Q235的許用壓應(yīng)力：設(shè)計(jì)計(jì)算：由公式直接求出支柱必需的橫截面尺寸：即校核計(jì)算：按公式進(jìn)行校核，設(shè)計(jì)計(jì)算合理。圓鋼直徑：由得可以看出即便支柱安放在上面第=2\*ROMAN錯(cuò)誤！未找到引用源。種情況，即放在距最大檢測(cè)外徑處，也滿足不了安放空間，故這里計(jì)每處安放3根支柱，即放置情況如圖所示： 圖3.6支柱3則：每根承重：；Q235的許用壓應(yīng)力：設(shè)計(jì)計(jì)算：由公式直接求出支柱必需的橫截面尺寸：即校核計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)算合理。圓鋼直徑：由得顯見，故可滿足安裝和正常工作要求。設(shè)計(jì)合理。3.4.6支柱設(shè)計(jì)具體數(shù)據(jù)如下：共24根，分8組安裝，每組3根均布；每根截面直徑為：31mm：每根長(zhǎng)度為：234mm3.5連接零件選擇[33]3.5.1螺栓：1）殼體連接螺栓：因這部分螺栓僅起一般的連接作用，基本不受什么力的作用，故選用普通的連接螺栓即可。在被連接件上開有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母。這種連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，使用時(shí)不受被連接件材料的限制，因此采用極廣。2）連接套筒用連接螺栓：因套筒設(shè)計(jì)原因，為方便制造，上端采用蓋體與下端的連接，如圖代替通體制造的圖，圖3.7套筒連接螺栓3.5.2螺釘1）探頭壓板與探頭連接用螺釘：圖3.8探頭固定螺釘如圖所示，這種連接的特點(diǎn)是螺釘直接擰入被連接件的螺紋孔中，不用螺母，在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱連接簡(jiǎn)單，緊湊。其用途和雙頭螺柱連接相似，適用于結(jié)構(gòu)上不能用螺栓連接的場(chǎng)合，但如經(jīng)常拆裝時(shí)，宜使螺紋孔磨損，可能導(dǎo)致被連接件報(bào)廢，故多用于受力不大，或不需要經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。此處選擇比較合理。2）探頭套筒與檢測(cè)儀器內(nèi)壁連接用螺釘：圖3.9套筒固定螺釘3.6安裝問題3.6.1檢測(cè)探頭裝置的安裝問題：傳感器的安裝：傳感器安裝在設(shè)計(jì)的腔內(nèi)，用密封膠封死，防止傳感器與原油或泥漿接觸造成短路。這個(gè)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，整個(gè)檢測(cè)儀器就靠傳感器檢測(cè)通過轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備向外輸出數(shù)據(jù)，顯示結(jié)果，達(dá)到檢測(cè)的目的。永磁體的安裝：兩個(gè)永磁體對(duì)稱安裝在為它們?cè)O(shè)計(jì)的腔內(nèi)，為便于安裝，永磁體與探頭外殼之間采用是小間隙配合。壓板與檢測(cè)探頭之間的安裝：壓板與檢測(cè)探頭之間用螺釘連接，采用型壓板與導(dǎo)向連桿之間的安裝：壓板與導(dǎo)向連桿之間用兩個(gè)連接螺釘連接，選用型3.6.2浮動(dòng)連接裝置的安裝問題：浮動(dòng)彈簧的安裝：浮動(dòng)彈簧兩頭磨平，與導(dǎo)向連桿和墊板之間均采用焊接方式連接。浮動(dòng)彈簧于導(dǎo)向連桿之間有較小的安裝空間，彈簧套在專門設(shè)計(jì)的導(dǎo)向連桿尾部的部分。導(dǎo)向連桿的安裝：導(dǎo)向連桿上端與檢測(cè)探頭壓板之間用連接螺釘連接，中間導(dǎo)向部分與套筒內(nèi)壁采用小間隙配合安裝，下端與彈簧之間是設(shè)計(jì)有安裝空間。套筒蓋的安裝：套筒蓋與套筒之間用的連接螺釘連接，套筒蓋與導(dǎo)向連桿桿體部分采用小間隙配合安裝，既起導(dǎo)向作用有可防止連桿的晃動(dòng)。套筒的安裝：套筒與墊板之間用的緊固螺釘連接，套筒內(nèi)壁和彈簧之間是有間隙的安裝。墊板的安裝：墊板和儀器外殼之間用焊接方式連接，墊板與套筒之間用螺釘連接。套筒支撐的安裝：3.6.3支撐裝置的安裝問題[34]：支柱的安裝：支柱與固定板之間采用焊接方式連接安裝。固定板的安裝：固定板與檢測(cè)儀器頂板和底板之間采用焊接方式連接，固定板和支柱之間也的采用焊接方式連接。3.6.4其他安裝問題1）儀器頂板與儀器外殼之間的安裝：儀器頂板與儀器外殼之間用的螺栓配合螺母連接安裝。2）儀器底板與儀器外殼之間的安裝：儀器底板與儀器外殼之間用的螺栓配合螺母連接安裝。3）儀器與防噴器之間的安裝：儀器與防噴器之間靠螺栓和螺母連接，儀器底板設(shè)計(jì)有長(zhǎng)的連接空間，利于檢測(cè)儀器與其他部件的配合安裝。4.結(jié)果分析通過上面的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核計(jì)算，不難看出此檢測(cè)儀器的設(shè)計(jì)是合理的，使用性也比較強(qiáng)，可以滿足鉆桿現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)使用要求。5.結(jié)論或總結(jié)從漏磁檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，證明該方法能方便地用于石油鉆桿的檢測(cè)，并且，該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信號(hào)處理方便、檢測(cè)能力強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，特別是具有定位性、客觀性和可記錄性，不僅適用于石油鉆桿的檢測(cè)，還適用于粗糙表面的管材、鋼棒等，同時(shí)，對(duì)漏磁檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)探頭和磁化工藝有較高要求，需要進(jìn)一步研究提高，以更好體現(xiàn)漏磁檢測(cè)技術(shù)具有的高靈敏度和優(yōu)良準(zhǔn)確率的優(yōu)越性。參考文獻(xiàn)[1]C.EdwardsandS.B.PalaerTheprodmagnetizationmethodofmagneticparticleinspection25p305BritishNDT1983[2]D.L.Atherton,Finiteelementcalculationsandcomputermeasurementsofmagneticfluxleakagepatternsforpits.30(2)p159BritishJournalofNDT1988[3]D.L.Atherton,Magneticinspectioniskeytoensuringsafepipelines,87(8)OilandGasJournals[4]C.EdwardsandS.B.Palaer,Theprodmagnetizationmethodofmagneticparticleinspection,25,p305BritishNDT1983[5]沈功田中國(guó)無損檢測(cè)進(jìn)展NDT無損檢測(cè)中國(guó)世界2005(2)[6]劉志平，康宜華，武新軍等儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)傳感器設(shè)計(jì)無損檢測(cè)200426(12):612～615[7]李路明，黃松齡，李振星等鑄鐵件的漏磁檢測(cè)方法清華大學(xué)學(xué)報(bào)200242(4):474～476[8]黃松齡管道磁化的有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)清華大學(xué)學(xué)報(bào)200040(2):67～69[9]李路明，黃松齡，施克仁漏磁檢測(cè)的交直流磁化問題清華大學(xué)學(xué)報(bào)200242(2):154～156[10]楊理踐，馬鳳銘，高松巍管道漏磁在線檢測(cè)系統(tǒng)的研究?jī)x器儀表學(xué)報(bào)2004(8)[11]楊理踐，李松松，王玉梅等小波包在管道漏磁信號(hào)分析中的應(yīng)用儀器儀表學(xué)報(bào)2002[12]何輔云，漏磁探傷中多路缺陷信號(hào)的滑環(huán)傳送方法合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)1998(6):128～132[13]周林，闕沛文海底輸油管道缺陷漏磁檢測(cè)信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制200412(2):120～121[14]陳亮，闕沛文，黃作英等一種新型磁阻式傳感器在漏磁檢測(cè)中的應(yīng)用傳感器技術(shù)2004.23[15]徐章遂，靳英衛(wèi)，張政保等基于磁檢測(cè)的螺栓孔裂紋定量檢測(cè)方法無損檢測(cè)2001(6):237～239[16]蔡桂喜磁粉和漏磁探傷對(duì)裂紋狀缺陷檢出能力的研究2004全國(guó)電磁(渦流)檢測(cè)技術(shù)研討會(huì)論文集鞍山:愛德森(廈門)電子有限公司NDT事業(yè)部2004p:40～48[17]孫燕華，康宜華，李久政便攜式鉆桿漏磁探傷方法與裝置的研究機(jī)械電子2005年第11期[18]林河成中國(guó)稀土永磁材料的發(fā)展現(xiàn)狀及前景礦業(yè)快報(bào)2006.10第10期[19]朱學(xué)貴，王毅，羅禮全，毛慧勇永磁機(jī)構(gòu)的研究與發(fā)展HighVoltageApparatus2006.10[20]時(shí)彧，劉義倫，陳安華稀土永磁體在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用與展望礦山機(jī)械2006.6[21]漏磁無損檢測(cè)在科學(xué)鉆探鉆柱損傷監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用前景探礦工程2000第5期[22]張松程順峰，康宜華，武新軍抽油桿無盲區(qū)檢測(cè)方案和系統(tǒng)設(shè)計(jì)無損檢測(cè)2005第27卷第4期[23]趙洪臣，薛志軍，張晨鵬鉆柱現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及應(yīng)用無損檢測(cè)2002.4[24]杜志葉，阮江軍，余世峰，馬保軍提高油管漏磁檢測(cè)設(shè)備性能的新方法西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)Vol.28No.6[25]康宜華，孫燕華，李久政鉆桿漏磁檢測(cè)探頭的設(shè)計(jì)2006第25卷第11期[26]林俊明漏磁檢測(cè)技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀研究無損探傷20062Vol.30No.1[27]廖念釗，古瑩廠，莫雨松，李碩根，楊興駿互換性與技術(shù)測(cè)量（第四版）中國(guó)計(jì)量出版社20001[28]朱龍根主編簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)北京機(jī)械工業(yè)出版社1997.11[29]劉鴻文主編材料力學(xué)I（第四版）高等教育出版社2004.1[30]濮良貴，紀(jì)名剛主編機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）高等教育出版社2001[31]朱張孝主編工程材料（第三版）北京清華大學(xué)出版社2001.1[32]胡幍中文版AutoCAD2005工程繪圖標(biāo)準(zhǔn)教程北京中國(guó)電力出版社2005[33]陳庭等主編鉆井工程理論與技術(shù)東營(yíng)中國(guó)石油大學(xué)出版社2002.6[34]焦永和主編機(jī)械制圖北京理工大學(xué)出版社2003.5致謝鉆桿漏磁檢測(cè)機(jī)械部分設(shè)計(jì)第28頁(yè)(共28頁(yè))致謝本設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，指導(dǎo)老師楊教授給我進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)。對(duì)于我遇到的問題，揚(yáng)教授都進(jìn)行了詳細(xì)準(zhǔn)確的解答，我遇到的其它困難他也盡力幫我解決。在這里我特別要向他表示感謝，沒有他無私的幫助和親切的關(guān)懷，我的設(shè)計(jì)工作不能順利進(jìn)行。再一次向他表示我的敬意！

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）評(píng)閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評(píng)定成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（