石油钻杆的操作是石油钻机开钻重要环节。由于社会生产力的提高,要求钻机向着大功率、大提升能力系统的方向发展,随着工程量的增加所用器材及人力也大幅增加,钻井机械自动化成为了发展的必然趋势。钻杆的操作作为钻机不可缺少的主要环节也必将朝自动化方向发展。目前国内对该系统的研究非常少,钻杆自动传送系统作为一项新兴内容,与其相关的研究工作才刚刚起步。传统的钻杆操作是钻机上最危险的工作之一,此工作重复性高,劳动强度大,需要多人合作共同完成。钻杆自动操作系统在改善工人劳动条件和提高工作效率方面有着明显的优势。尤其是高性能的机、电、液一体化的钻杆操作系统,更具有很高的适应性、经济性、高效性、可靠性和先进性。结合陆地石油钻机的结构特点和使用形式,设计出了ZJ50D钻机钻杆自动操作系统。此钻杆操作系统具有以下特点：自动化,实现由目前多人配合作业变为单人或无人作业,由半自动的电气控制变为全自动控制；集成化,由现在的部件分段运行变为模块化运行,最终实现高度集成化；结构更加适合国内陆地钻机的A型和K型井架,有利于此系统在国内的推广；制造成本低。主要完成以下几方面的工作：首先,文章对课题研究背景以及国内外研究现状进行了详细的阐述,进而提出了本课题研究的目的、内容及意义。其次,分析陆地钻机的结构特点,对钻杆操作系统进行总体方案的设计,包括系统总体功能的分析、设备的主要参数、系统的总体布局方案以及初步的结构方案。第三,在初步结构方案的基础上,对系统的机械结构进行设计,通过三维建模软件进行实体建模,并对系统进行了简要的运动仿真分析。第四,对系统进行静力学分析,并利用D-H坐标理论与拉格朗日方程法分别对系统进行运动学与动力学分析。最后,根据执行方案的动作要求,设计钻杆操作系统的液压系统。