连续油管注入头夹紧机构力学分析

第二章注入头部件2.1注入头概述连续油管注入器是连续油管作业装备的关键设备，注入器主要功能是夹持油管并克服井下压力对油管柱的上顶力和摩擦力,把连续油管下入井内或夹持不动或从井内起出，控制油管注入和起出的速度。

2.2结构形式的拟定通过对油田连续油管注入头的现场调研，查阅国内外相关文献，多种方案对比，确定注入头设计方案，结构如图2-1、图2-2所示。

由两台同步的可正反转动的液压马达提供动力，链条驱动，带动夹持块夹持连续油管上下移动。

液压马达为低速径向柱塞马达，带有内部实效保护。

两个液压马达通过液压系统达到基本同步，由同步齿轮传动实现链轮的机械同步；由两组胀紧液压缸推动浮动夹块达到链条胀紧的目的；由夹紧液压缸推动夹紧浮动夹块，夹紧装在链条上的油管夹块夹紧油管，通过链条带动夹块实现油管起下动作。

链条上由带有特殊表面形状和处理工艺的夹持块通过链条销轴固定在一起，以适应连续油管的外径，并达到良好的夹持注入的性能，同时达到最小连续油管的夹持变形和最低的附加应力；由压力传感器通过杠杆机构测量连续油管注入和上提力的大小。

注入头的主要设计参数如下：1、驱动方式：液压马达；2、注入最大下入速度：60m/min（1m/s）；3、注入方式：夹持夹块摩擦驱动，链条带动夹块传动；4、链条张紧液缸数：2*2个；5、链条夹紧液缸数：3*2个；6、最大下井深度：4000m；7、测力系统：压力传感器；8、液压马达型号：CA50；9、适应连续油管：Ф31.75mm，Ф38.1mm；2.3结构形式设计说明1、连续油管起下方式作业要求连续油管不断的向油井内注入或起出。

利用夹块夹持油管产生足够的摩擦力，再利用链条输送夹块完成油管的注入或起出。

为了使夹块对油管的夹持应力不超限，必须采用多个夹块夹持。

2、夹块夹持方式因多夹块必须同时夹持，采用三级浮动的多滚子夹头。

为了保证每个夹块都有一个浮动夹头的滚子夹持，油管承受的夹持力足够能产生下入和提升4000m油管的使用要求。

收稿日期:2008-09-25;修订日期:2008-10-06作者简介:刘茂生(1975-),男,上海交通大学在读硕士研究生;宝山钢铁股份公司工程师。

管接头螺纹加工夹紧压力分析刘茂生1,2,刘玉文2,胡德金1(1 上海交通大学,上海 200030;2 宝山钢铁股份公司,上海 201900)摘 要:夹紧压力大小对管接头螺纹加工有很大的影响。

本文基于力学分析,详细推导了夹紧压力的计算公式,该公式对于现场的生产实践具有重要的指导意义,并且为夹紧机构的设计改造提供了理论依据。

关键词:管接头;夹紧压力;变形;超静定;切削中图分类号:TG 506 文献标识码:A 文章编号:1001-196X (2008)06-0047-04The analysis of cla mping pressure in thread m achining for tube jointLI U M ao sheng 1,2,LI U Yu w en 2,HU De ji n1(1 Shangha i Ji ao t ong U n i ve rsity ,Shanghai 200030,Ch i na ;2 Bao shan Iron &Stee l Co ,L t d ,Shangha i 201900,Ch i na)Ab strac t :The c la mp i ng pressure is an i m portan t facto r i n t hread machini ng f o r t ube jo i nt .In this paper ,theca lcu l ating f o r mu l a is deduced based on m echan ics .The for m ula can g ive instructi on to practi ce on site .It cana lso prov i de theoreti ca l basis for design i ng and alte ri ng c l amp i ng dev ices .K ey words :p i pe j o i nt ;cla m pi ng pressure ;d i stortion ;staticall y i ndeter m i nate ;cutti ng1 引言石油油管接箍主要作用是连接石油输送管,为保证石油传输过程中不泄漏,接箍螺纹圆度要求很高。

油缸式夹紧机构的原理及应用油缸式夹紧机构是一种常见的夹紧装置，在机械制造中广泛应用。

它的原理是通过油压将油缸内的活塞推动夹紧机构，从而实现夹紧零件的作用。

这种夹紧机构具有结构简单、夹紧力大、稳定性好等优点，因此被广泛应用于金属加工、机械加工等行业中。

该机构主要由油袋、油缸、活塞、油管以及夹紧机构等几部分组成。

当油袋中的油液被泵入油缸时，活塞被压力推动向夹紧机构方向运动，从而实现夹紧零件的目的。

在夹紧过程中，液压传递的作用使得夹紧力得到了大幅提升，从而确保了夹紧的可靠性和有效性。

油缸式夹紧机构的应用范围非常广泛，主要体现在以下方面：1. 金属加工油缸式夹紧机构在金属加工行业中应用广泛，如在加工车件时，它可以夹紧工件，保证工件稳定地进行加工，从而提高加工的质量和效率。

2. 机械加工在机械加工方面，油缸式夹紧机构也占有重要的应用地位。

例如在铣削机、磨床等机床上，通过该机构可以实现零件夹紧，从而确保了加工精度和效率。

3. 工程机械油缸式夹紧机构同样适用于工程机械领域。

例如在挖掘机、推土机等工程机械上，通过该机构可以夹紧钢管等零件，从而保证了机械的安全性和稳定性。

总之，油缸式夹紧机构以其可靠性、高效性、使用广泛等特点，成为了机械制造中的重要夹紧装置之一。

在日常使用中，我们应注意机构的维护和保养，从而延长其使用寿命，提高工作效率。

关于什么样的数据有关，这个还需要根据具体的情况来确定。

以下列出了一个可能的数据，作为例子进行分析：数据：某公司2018年到2021年四年的营业额数据2018年：3000万元2019年：3600万元2020年：4000万元2021年：4200万元对于这个数据，我们可以进行以下方面的分析：1. 总体趋势从整体上看，该公司的营业额呈现逐年上升的趋势，2018年至2021年的营业额分别为3000万元、3600万元、4000万元、4200万元。

这反映了该公司的经营状况逐年向好，并且近年的增长速度有所加快。

46一、常见的连续油管作业机故障1.注入头故障。

连续油管最重要的部件就是注入头，一旦注入头产生故障或操作失误，连续油管的施工工作将被迫停止，极大地影响连续油管在油气田中的作业效率。

注入头故障主要分为三种类型，一是注入头链条轴承的问题；二是注入头打滑的问题；三是卡瓦堆积。

注入头链条轴承的问题主要是由于在作业过程中链条出现过度张紧、轴承密封失效卡死的状况，链条过度张紧会对上下链轮轴承造成损伤，致驱动马达持续不断的对链条产生驱动力，链条的主驱动链轮带动二级驱动链轮，依次带动夹持块对连续油管产生的应力越来越大，超出油管的应力适应上限，导致连续油管不停地振动，最后产生断裂的现象。

轴承密封失效会发生卡死现象，如不及时更换，会对滑轨板造成严重伤害。

注入头打滑的问题主要是由于连续油管下入的位置过深或遇阻、夹紧力不够，导致注入头对连续油管产生的上提力或下注力不足，连续油管无法正常起出到正常的位置，油管遭受巨大摩擦力打滑的现象。

这种现象主要是因为操作人员的操作失误，操作过程导致链条夹紧产生的。

有时在施工过程中，油管会被卡成竹节状，造成这种事故的主要原因是井口压力高，操作工没有及时补充链条张紧压力，如果这时下注油管遇阻，注入头这时是靠外侧链条上提来立生足够的下注力，如果张力不足，内侧链条就会松动，造成卡瓦堆积，造成油管伤害。

2.连续油管滚筒故障连续油管作业机的注入头和滚筒连接的地方是最容易产生故障的地方，这种故障统称为连续油管滚筒故障。

这种故障主要是因为在马达的驱动下滚筒运动的方向与油管一致，运动的过程中可能会使得油管与滚筒相互缠绕，油管出现问题后注入头不能与滚筒保持恒张力，导致油管与滚筒之间的纠缠越缠越深，最后引起滚筒内部件损坏，滚筒无法正常工作的现象。

二、故障的解决办法1.注入头故障的解决办法首先要根据设备操作手册要求正确操作连续油管系统，避免产生链条的卡死现象。

其次，为了保证注入头的工作安全，要熟悉各种工况下的操作压力值，选择适宜的滚筒与井口距离，以免连续油管在无支撑的地方长度过长，在链条卡紧油管应力增加的情况下引发油管不停的振动，导致油管断裂，设备损坏。

2023年 第47卷 第4期Journal of Mechanical Transmission 连续管注入头链传动啮合及接触分析胡政1 马卫国1 曲宝龙2 刘雪行1（1 长江大学 机械工程学院， 湖北 荆州 434020）（2 长江大学 化学与环境工程学院， 湖北 荆州 434020）摘要 连续管注入头链传动的不平稳性和链条、链轮的磨损是常见问题，也是导致连续管打滑、溜管和咬伤的主要因素。

为此，建立了注入头链条与链轮轮齿啮合接触力学模型，分析了链条紧边力、紧边夹角、链条伸长率对接触点位置和齿面支反力的影响，揭示了链条与链轮的啮合行为，并用Ansys 仿真验证了接触力学模型的准确性，为注入头的设计和安全可靠工作奠定理论基础。

研究表明，当链条紧边力增加，松边力不变时，紧边侧链条的啮入位置基本不变，松边侧链条的啮出位置向齿底靠近，齿面支反力增大；当紧边力接近松边力时，松边侧链条啮出位置的齿面支反力存在陡然增加现象；链条紧边夹角增加对紧边侧链条啮入位置及其齿面支反力影响不大，链条的啮出位置向齿底靠近；当链条伸长时，链条的啮入和啮出位置分别背向轮齿齿底方向，啮合点位置升高。

关键词 连续管 注入头 链传动 啮合 Ansys 仿真Engagement and Contact Analysis of Coiled Tubing Injector Head Chain DriveHu Zheng 1 Ma Weiguo 1 Qu Baolong 2 Liu Xuehang 1(1 School of Mechanical Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434020, China)（2 School of Chemistry and Environmental Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434020, China)Abstract The coiled tubing injector head is the core component of the coiled tubing oil and gas well operation equipment, which directly determines the coiled tubing operation capability, and its chain drive system pulls the coiled tubing in or out the wellbore. However, the unsteady chain drive and the wear between the chain and sprocket are common problems which are the main factors leading to slipping, pipe sliding and bites of coiled tubing in engineering practice. Based on the standard roller chain and sprocket, the mechanical model of the engagement contact between the injector head chain and the sprocket teeth is established to analyze the influence of chain tension force, chain tension angle and chain pitch on the position of contact points and tooth surface support reaction force, and the accuracy of the contact mechanical model is verified by Ansys simulation which lays a theoretical foundation for the design and safety of the injector. The research shows that when the tension force of the chain increases and the loosening force remains unchanged, the engaging-in position of the chain on the tension side is basically unchanged, the reaction force of the tooth surface supportincreases, and the engaging-out position of the chain rollers is close to the bottom of the sprocket teeth. However, when the tension force approaches the loosening force, there is a sudden increase in the support reaction force of the engaging-out contact position. The increase of the angle between the tension side and the vertical direction of the chain has little effect on the engaging-in position and the tooth surface support reactionforce, the engaging-out position of the chain rollers is close to the bottom of the sprocket teeth. The engaging in and out points of the chain are respectively away from the direction of the bottom of the sprocket teeth and the contact position is improved when the chain is extended.Key words Coiled tubing Injector head Chain drive Engagemen Ansys文章编号：1004-2539（2023）04-0138-08DOI ：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.04.020138第4期胡政，等：连续管注入头链传动啮合及接触分析0 引言连续管工程技术以其油气井带压作业、保护油层、作业成本低、作业效率高、装置占用空间少、移运方便等优势，已被广泛应用于石油开采的各个环节[1-2]。

管道夹紧机构
管道夹紧机构是一种用于固定管道的装置，它能够有效地夹紧管道，确保其稳固地连接在一起。

这种机构通常由夹紧器和支撑器组成，能够提供足够的力量来保持管道的位置，并防止其松动或移动。

夹紧器是管道夹紧机构的核心部件，它通常由一对夹紧爪组成。

这些夹紧爪可以通过旋转或压紧的方式夹住管道，以确保其牢固地固定在所需的位置上。

夹紧器的设计通常考虑到管道的直径和材质，以确保能够提供足够的夹紧力，并适应不同尺寸和类型的管道。

支撑器则用于提供额外的支撑和稳定性。

它们通常安装在管道的两侧，通过连接到支架或其他结构上来固定管道。

支撑器的设计通常考虑到管道的重量和长度，以确保能够提供足够的支撑力，并防止管道发生下沉或变形。

管道夹紧机构的应用十分广泛。

在建筑和工程领域，它们被广泛用于固定各种类型的管道，如供水管道、燃气管道和暖气管道等。

此外，它们还用于工业生产中的管道系统，如化工厂、石油炼厂和发电厂等。

管道夹紧机构的优点在于其简单可靠的设计和易于安装的特点。

它们能够快速而准确地夹紧管道，并提供持久的固定效果。

此外，由于其结构简单，它们不需要额外的维护工作，并且能够在各种环境条件下正常工作。

管道夹紧机构是一种重要的装置，用于确保管道的稳定连接。

它们的设计和应用广泛，能够满足各种管道固定的需求。

通过使用管道夹紧机构，我们可以有效地保护管道的安全和稳定运行，为我们的生活和工作提供可靠的基础设施。