石油开采过程中,修井作业发挥着重要的作用。随着我国大多数的油田都已经进入开采的中、后期,采油设备老化,修井任务也越来越繁重。为了提高采油效率和降低工人的劳动强度,实现采油设备自动化成为近几年研究热点。修井作业中最常见的工作形式是起下作业,起下作业占据了修井作业大部分时间,而吊卡是完成起下作业中最关键的设备。国外对于自动化吊卡研究较早,国内对于吊卡的设计以满足工程要求为主,并未做深入研究。动力吊卡作为自动化修井设备较为关键的环节,选择动力吊卡进行研究和分析,这对缩小与国外的技术差距,推进国内修井作业自动化进程和提高吊卡的市场竞争力有重要意义。动力吊卡实现自动化需要取代两个手工动作:一是实现吊卡自动翻转倾斜;二是实现吊卡自动翻转开关门。本文采用翻转机构来解决以上两大难题,因此,本文把对动力吊卡的研究转化为对吊卡翻转机构的研究将显得更为准确,其研究内容如下:一、论文阐明了翻转机构对于吊卡实现自动化的重要性,综述了翻转机构的广泛应用与研究方法。文章还分析了国内外动力吊卡的优缺点,探讨实现吊卡自动化的关键问题。二、论文结合工程项目实例,初步完成吊卡主体设计,针对翻转倾斜和翻转开门的不同工作要求,拟定两大翻转机构原理方案并优选。三、论文在对翻转开门机构和翻转倾斜机构初步设计之后,对二者进行不同方面的力学研究。对于翻转倾斜机构,选择液压驱动力作为分析方向;对于翻转开门机构,选择液压驱动元件行程作为研究重点;使得研究结果能够优化动力吊卡的设计,并借用相关软件进行仿真分析。四、根据力学研究结果,修正吊卡设计参数。为了更深入地了解吊卡的工作状态,论文根据实际工况对翻转开门机构和翻转倾斜机构进行运动学规划,使得运动规划结果能够控制吊卡运行动作,便于吊卡与猫道机等设备配合完成修井作业。五、为实现自动化,在翻转机构设计、研究和优化后,文章还设计了翻转机构的液压系统。根据吊卡工作的先后顺序,合理设计液压系统回路,确保吊卡起下油管作业安全有序进行。本文设计和研究的动力吊卡经生产、加工和运行,证明不仅能够满足实际工程需求,而且运行平稳、安全。本文对翻转机构的研究既实现了吊卡的自动化,提高动力吊卡的市场竞争力,同时也为其他装置翻转机构的研究提供参考思路。