在石油工业生产中,石油钻机井架是最重要的生产设备之一,是一种大型承重结构设备,对石油行业的钻井开发有着极为重要的作用。本文研究的ZJ40/2250齿轮齿条钻机井架作为一种新型钻机井架,在石油工业生产中表现出强大的生命力,它是石油勘探、开发的大型设备。随着国内油田的开采难度逐渐增加,这种新型齿轮齿条钻机的研发成功给石油的开采带来了光明,是石油工业中钻井技术的重大突破。它与传统钻机井架相比,结构简单、开采效率高且能节省更多劳动力。ZJ40/2250钻机井架实质是空间框架结构,属于前开口无绷绳井架,这种井架视野开阔、钻台面积大使得钻井工作更容易展开,且稳定性好。而井架是整个钻机中的主要承载部件,钻机影响着石油的开采效率,而井架则影响着整个钻机的作业效率,所以,井架的结构设计就显得尤为重要。齿轮齿条钻机井架由于在结构形式上与传统钻机有很大的差异,所以载荷的分布也有着极大的不同。齿轮齿条钻机的主要载荷大部分由井架承担,不像传统钻机那样作业载荷是静载荷且大多数载荷都有钢丝绳帮忙分担,而齿轮齿条钻机井架取消了钢丝绳结构,一些动载荷是直接作用在井架上的,所以井架的静、动态特性对整个钻机的工作性能和安全性能有着极大的影响。本文根据ZJ40/2250齿轮齿条钻机井架的工作特点以及结构特点,运用三维软件solidworks建立计算模型,然后运用ansys分析软件对其进行静、动态特性研究,为井架的结构设计提供理论基础。首先,根据ZJ40/2250的工作条件和API标准进行不同工况下的静力学分析,分析出此井架在最恶劣工况下的受力情况。其次,对齿轮齿条井架进行动力学分析,包括模态分析和谐响应分析,主要是分析齿轮齿条井架前六阶的固有频率和振动形式以及位移响应规律。最后则提出井架结构的优化方案,与初始方案相比,要求使ZJ40/2250齿轮齿条井架结构在强度和刚度方面得到大大的提高,且结构更加安全可靠。