2012年第41卷
石油矿场机械
第2期第51页
OIL FIELD EQUIMENT
2012,41(2):51~54
文章编号:1001-3482(2012)02-0051-04
基于NX7.0软件的万向
升降台参数化建模与分析
胡楠,孔美虹,文绍成',崔凯2,毕小钓
(1.宝鸡石油机械有限责任公司,映西宝鸡721002;2.中国石油技术开发公司,北京100028
摘要:结合万向升降台的结构特征,用NX7.0軟件建立了可参数驱动的三维模型,并对所建立的模
型进行有限元分析,验证模型的正确性。利用所建立的模型做了参数驱动化修改,用有限元分析方
法校核了关鍵部件的应力和位移。为快速完成此类设计提供参考。
关键词:万向升降台;三维模型;参数;NX7.0软件
中图分类号;TE923.02
文献标识码:A
Parametric Modeling and Analysis of Access Basket Based on NX70 Software
HU Nan, KONG Mei-hong, WEN Shao-cheng, CUI Kai, B Xiao-jun
(1. Baoji Oil field Machinery Co, Itd, Baoji 721002, China;
2. China Petroleum Technology &Development Corporation, Beiiing 100028, Chin
Abstract: This paper utilizes the structure characteristic of the Access Basket, and then the 3D
model can be driven by parameter, is made by NX70 software, and completes the finite element a
nalysis to test the correctness of model Make parametric modification using the model, and use
the finite analysis method to check the stress and displacement of key component. It provides ref-
erence basis for quick completing this kinds of equipments design.
Key words: access basket; 3D model; parameter; NX70 soft ware
万向升降台是石油钴井设备中很重要的辅助设学方法、基于几何原理的人工智能方法和记忆特征
备,通常是安装在井架内侧,用于辅助现场操作人员建模3类
进行高空作业,例如设备维修和保养、套管扶正,在
NX7.0软件是目前比较流行的三维设计软件,
海洋、陆地钻井系统中都在使用。笔者使用NX7.0具有自顶向下和
同步建模功能。NX7.0软件中表
三维设计软件做平台,建立可参数化驱动的万向达式是由算术或条件语句构成,可以用来定义或控
升降合三维模型,并对参数化驱动修改后的模型制模型的特征或草图尺寸,方便对模型进行编辑。
进行有限元分析,为快速完成此类产品的设计提通常,表达式可分为数学表达式、逻辑表达式和几何
供参考。
表达式3种类型。
参数化驱动技术简介
NX7.0软件具有有限元分析功能,优点是交互
操作简单、前置处理功能强大、支持多种结算器、模
参数化驱动也称为尺寸驱动技术,其核心是利型与数据关联性好、集成性强和后置处理功能强
用几何约束来确定产品模型的形状特征。参数化的大3。因此,本文使用NX7.0软件的有限元模块对
模型主要由几何模型和几何约束模型共同构成。目模型进行应力和位移分析。
前,技术比较成熟的建模方法有基于几何约束的数
在建立参数化驱动模型的过程中,为快速、有效
收稿日期:2011-09-20
作者简介:胡楠(1982),男,陕西西安人,工程师,硕士研究生,2008年毕业于西安建筑科技大学机电工程学院,目前从
事钻机及其相关产品设计开发工作,C-mail.hunan2925481@163.com。
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石油矿场机械
2012年2月
地建立复杂的模型,必须对整个模型设置合理的全行验证
局变量和局部变量。在合理设置全局变量和局部变
量的基础上可以做到对所建模型的全参数精确控
表1初始设计参数
制,使参数驱动后的模型更合理
参数名称
数值
伸缩距离L/mm
0~4000
2建模步骤
额定载荷F/N
2500
在建模的前期须对复杂设备的关键性特征进行
参数信息的提取,其目的是在输入(设计参数)和输3.2建立参数化驱动模型
出(三维模型)之间建立完善的表达式(驱动函数)
结合万向升降台的结构特性分析,伸缩量主要
在后期模型修改、参数化驱动设计时,所有关键特征影响到各级伸缩臂的长度以及主臂油缸与伸缩臂油
都是在此表达式的控制下完成。因此必须对关鍵性缸的外形尺寸。各级伸缩臂长度和伸缩距离的关
特征建立正确、可靠的表达式,以达到参数化设计的系为
目的。
A, B
参数化建模流程如图1。数据输入指设备的具
A> B
体参数要求,须在设计的初期确定;表达式(驱动函
数)是参数化建模的关键内容,必须建立正确、合理
的表达式,当参数化驱动完成后,就必须对模型进行式中,n为第η级伸缩臂设计长度;A,为第n级伸
必要的分析,如果分析结果合理即可得到最终的产缩臂设计可伸出比率;B,为第η级最小安装臣离;x
品模型,如果分析结果存在不合理情况则必须返回为设计总伸缩长度。
对表达式进行修改,在反复修改的过程中完成最终
在此须将关系利用数学表达式在NX7.0软件
产品模型的设计
的建模过程中表现出来。选定n=3,x=4000mm,
并根据实际分析得出n、A,和Bn的数值
数据输人
建立的三维模型如图2,为伸缩臂回缩的状态。
表达式
生成模型未
通
过
模型
最终设域
图1参数化建模流程
3参数化驱动模型及有限元分析
图2万向升降台三维模型(L=4000mm)
万向升降台通常采用多级伸缩式结构,主要设3.3有限元分析结果
计输入参数是伸缩距离、额定载荷。笔者以伸缩量
完成建模后必须对所设计的模型进行必要的可
作为设计输人参数,用自顶向下和同步建模技术建靠性分析和验证。分析万向开降台的工况,当各级
立万向升降台的可参数化驱动模型,并利用额定载伸缩臂完全伸出且主臂处于水平状态时达到最恶劣
荷作为输人参数对模型作有限元分析,验证模型的工况,在此状态时连接座和一级伸缔臂所受的力比
正确性。
其他部件复杂。因此有必要结合额定载荷对这2个
3.1确定初始输入参数
主要部件进行有限元分析,验证设计的正确性。
初始设计参数是模型设计的初始状态,在此考
级伸缩臂的受力分析如图3。定义2个销轴
虑采用表1中的参数对万向升降台进行参数化设连接孔为销钉连接方式。在理想的状态下力F1、F2
计,其中主要考虑伸缩距离0~4000mm。在模型全部通过耐磨块以面接
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