摘 要

本文对水平井牵引装置进行了设计，在水平井环境中能提供较大的牵引力，同时能够自动适应管径在一定范围内的变化，实现越障的功能，同时，当需要更大的牵引力时，可以通过本文设计的连接扶正器，进行模块拼装，叠加进入水平井中。

首先，通过大量的文献调研与资料查阅，整理了大量的水平井牵引装置的文献，深入细致的分析了各种水平井牵引装置的运动原理和特点，分析水平井牵引装置在矿井中的运动原理，分析运动方式，分析水平井环境对水平井牵引装置的要求，通过各种优缺点对比，确定最优的方式，然后通过设计二维示意图在catia中进行建模。建模之后进行力学分析。

虽然本文基本实现了研究目标，但是本文的设计进入实际应用还很远。在本文的最后总结了整个论文的工作和研究成果，并对水平井牵引装置的前景展望。

关键词：水平井 牵引装置 力学分析

Abstract

In this thesis, the design of horizontal well traction device is designed. In the horizontal well environment can provide greater traction, At the same time, it can automatically adapt to the change of the diameter in a certain range. To achieve the function of obstacle, When more traction is needed, it can be designed through the connection of the stabilizer.

Firstly, Through a lot of literature research and data access, a large number of the literature of the horizontal well traction device is arranged. The movement principle and characteristics of various horizontal well traction device are analyzed in detail. Analysis of the movement principle of horizontal well traction device in mine, Analysis of motion, The requirement of horizontal well traction device for horizontal well environment is analyzed. Through a variety of advantages and disadvantages compared to determine the best way, And then through the design of two-dimensional schematic diagram in CATIA modeling. Mechanical analysis after modeling. Although this paper basically achieved the goal, but the design of this paper is still far from practical application. At the end of this paper summarizes the work and research results of the whole paper, and the prospect of the horizontal well traction device.

Keywords：traction horizontal well Mechanical analysis

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1水平井牵引装置设计研究意义 1

1.2水平井牵引装置的研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3本文的主要研究内容 3

1.4本章小结 3

第2章 水平井牵引装置机械系统的设计 3

2.1水平井牵引装置工作环境 4

2.2 牵引机器人管道内运动方式的对比与选择 4

2.3 水平井牵引机器人机械结构设计 4

2.4本章小结 10

第3章 牵引器模型的建立 10

3.1机构示意图的分析 10

3.2 模型的建立 11

3.3本章小结 16

第4章 力学分析 16

4.1 驱动轮轮齿结构的分析 16

4.2 力学分析之牵引力调节优化设计 21

4.3 拖揽阻力分析 35

4.3 本章小结 36

参考文献 38

致 谢 39

第1章 绪论

1.1水平井牵引装置设计研发的意义

作为一种极其重要的战略资源，石油在工业国防科技军事日产生产生活中扮演者非常重要的角色^[1]，我国作为正在崛起的新兴力量，在大力发展重工业的大环境下，对石油的依赖将越来越大，而众所周知我国的石油勘探开采，开始于新中国成立后，从大庆油田开始，我国开采的石油对外输出，但是自石油危机之后，我国的石油出口逐步减少，到上个世纪九十年代，我国已经成为石油净进口国家，特别是进入新世纪以来，由于综合国力的大幅提升，工业的飞速发展，我国的石油需求量愈发膨胀，已经成为仅次于美国的世界第二大石油净进口国家，特别是美国国内开始页岩气开采以来，我国大有取代美国，成为世界第一大石油净进口国之趋势，然而世界局势风云变幻，由于我国的石油进口生命线脆弱，一旦世界局势改变，加上我国没有成熟的远洋海军保护，石油生命线很容易被切断，因此大力勘探开采本土石油等等的资源就显得尤为重要，我国的石油勘探起步晚，技术上暂时还落后于发达国家，加上西方国家对我国的技术封锁，因此大力发展水平井开采技术，是符合国家的根本利益的。

水平井牵引装置是整个水平井勘探的关键所在，因为在竖直井和斜度井中，我们可以依靠重力的作用下将电缆线输送到需要的位置，但是在水平井环境下，这种方式就不能使用了，必须要通过机械装置加上驱动力才能保证将电缆线输送到需要的位置，这就要求我们开发一种输送装置，将电缆线通过机械动力装置输送到需要的井段，而且由于井下的空降比较小，井的直径也在变化，并不是规则的孔，这就要求我们所设计的牵引装置满足尺寸小，重量轻，牵引力大，同时牵引装置上面有适应管径变化的机械结构，我们把这种装置称为水平井牵引装置，与传统的方法相比，我们所设计的水平井牵引装置更加方便操作，在实现功能目的方面也更好，这中装置在石油开采方面有着广阔的发展前景，

水平井牵引装置，或者叫做井下拖拉机，它是一种能够在水平井的恶劣环境中，通过地面人员的计算机控制，能够实现输送电缆线以及其他装置的设备，就现在而言，国际上的水平井牵引装置主要有轮式，伸缩式，履带式等几种主要的形式，它能够不依靠电缆线的重力，将电缆线在水平井段实现输送到所需位置的功能，