基于QFD/TRIZ/DOE的辐射井水平钻机创新设计

论文摘要

辐射井是一种由竖井和水平辐射管组成的大型井,而辐射井水平钻机是铺设辐射管的核心装备。近年来,随着我国基础设施建设的大力发展,具有良好工程适应性的水平钻机也有了长足的进步。目前,对于水平钻机的研究多集中于工程技术的实现与部件的优化上,而本课题集成运用QFD、TRIZ、DOE三种设计方法对水平钻机进行创新设计,从用户需求及现代设计方法的角度对水平钻机展开研究,为水平钻机企业更好地对接市场、缩短研发周期提供一定的参考。(1)通过QFD技术质量屋模型分析水平钻机用户需求与技术特性,获取水平钻机关键技术特性。运用亲和图法与层次分析法分析水平钻机原始用户需求,获取水平钻机用户需求及其权重。建立用户需求与技术特性关系矩阵判断用户需求与技术特性层次化设定的准确性,依据技术特性与用户需求关系度分值,并通过独立配点法获取技术特性重要度。建立技术特性自相关矩阵,判断各技术特性之间的逻辑关系。全面评估质量屋判断各项技术特性与用户需求数据的可信度。依据技术特性及其重要度获得增设自动装杆装置、优化承载部件结构与参数、增设自动换向装置3项水平钻机关键技术特性。(2)运用TRIZ理论中的功能分析与冲突分析对增设自动装杆装置与增设自动换向装置2项关键技术特性进行创新设计。通过功能分析获取水平钻机功能模型并生成装杆装置与换向装置的概念设计信息。通过冲突分析解决增设自动换向装置、增设自动装杆装置两项关键技术特性与其他技术特性间的冲突,依据发明原理并结合概念设计信息获得换向装置与装杆装置的设计方案。(3)运用基于DOE的试验设计方法对优化承载部件结构与参数这项关键技术特性进行优化设计。运用正交试验法结合ANSYS Workbench有限元仿真对回转平台、立支架及横支架组成的承载系统加强筋板布置形式进行优化设计,获得水平钻机承载系统加强筋板布局的最优形式。在此基础上运用基于试验设计的响应面分析法对回转平台的台面厚度、筋板高度及筋板厚度参数进行优化设计,进一步降低回转平台的最大等效应力、最大变形及质量,提升承载系统的安全性与稳定性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙世峰

导师: 高常青,张治晖

关键词: 水平钻机,质量功能展开,发明问题解决理论,试验设计,设计方法

来源: 济南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 济南大学

分类号: P634

DOI: 10.27166/d.cnki.gsdcc.2019.000306

总页数: 83

文件大小: 4058K

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标签：水平钻机论文;  质量功能展开论文;  发明问题解决理论论文;  试验设计论文;  设计方法论文;