SolidWorks在鉆塔結(jié)構(gòu)設計中的運用

趙肖肖

（連云港黃海機械股份有限公司，江蘇 連云港 222062）

HCX系列四角斜直兩用鉆塔，通常配置于立軸式巖芯鉆機，主要應用于地質(zhì)勘探鉆進取心。近年來，根據(jù)市場需求，我公司先后研發(fā)了多款同類型鉆塔，填補了公司深孔鉆機配置鉆塔的要求。本文以HCX23m斜直兩用鉆塔的設計為例，主要介紹了運用SolidWorks軟件設計鉆塔結(jié)構(gòu)的過程。該設計過程與傳統(tǒng)設計相比，設計效率高，特別是在各撐桿間定位尺寸的確定方面，既方便又準確，減少了以往復雜的尺寸計算及之后的立塔驗證，值得推廣和應用。

1 鉆塔結(jié)構(gòu)設計簡介

結(jié)構(gòu)設計是四角斜直兩用鉆塔設計中很重要的部分，目前市場上該塔的結(jié)構(gòu)形式大致相同，主要區(qū)別在鉆塔承載力和鉆塔高度的不同，而設計過程基本相同。結(jié)構(gòu)設計作為塔體結(jié)構(gòu)、形式和構(gòu)成的主要體現(xiàn)，其各層立柱、橫撐、斜撐、拉筋的空間位置確定，以及尺寸計算等工作量是相當繁重的，而且傳統(tǒng)的設計很難在圖面上對塔體各層連接尺寸進行準確的校驗。筆者在HCX23型鉆塔的結(jié)構(gòu)設計中運用SolidWorks軟件進行三維建模，非常方便地解決了以往該塔在結(jié)構(gòu)設計中繁重的尺寸計算和驗證難等問題，從而使該塔的結(jié)構(gòu)設計變得相對簡單。

下面將分幾個部分闡述SolidWorks三維軟件在HCX23型鉆塔結(jié)構(gòu)設計中的具體運用。

2 鉆塔模型的建立

2.1 立柱的創(chuàng)建

（1）按設計要求確定塔體底部的尺寸為7.32m和5.572m，頂部尺寸為1.177m 和1.2m，高度為23m（如圖1）；

圖1

（2）運用軟件中的“放樣凸臺”工具，建立模型（如圖2）；

（3）分別確定四根立柱的中心線（如圖3）；

（4）分別建立基準面，繪制立柱截面（φ89×φ73），以立柱中心線為路徑，運用“掃描”工具，分別創(chuàng)建四根立柱模型（如圖4）；

（5）再運用“拉伸凸臺”和“拉伸切除”工具進行修剪，使立柱底端與頂端平行。至此，鉆塔的四根立柱已經(jīng)確定。

圖2

圖3

圖4

2.2 底座的創(chuàng)建

（1）底座的材料我們采用22b工字鋼，根據(jù)四根立柱之間的距離，按照同類型鉆塔的底座結(jié)構(gòu)及連接形式，創(chuàng)建底座模型（如圖5）；

（2）確定鉆塔立柱與底座的連接方式，創(chuàng)建模型（如圖6、圖7）。

圖5

2.3 塔身的創(chuàng)建

根據(jù)設計的要求，把整部鉆塔分成十四層，確定各層的間距，按照同類型鉆塔的結(jié)構(gòu)，確定每層立柱間的連接方式和耳板的位置和尺寸，運用“測量”工具測量孔間距，確定各橫撐、側(cè)撐的尺寸和孔距。

圖6

圖7

（1）以四根立柱的中心線創(chuàng)建四個基準面（如圖8）；

（2）以第一層為例，確定第一層的高度為2.7m，分別以四個基準面為基面，創(chuàng)建耳板模型（如圖9）；

圖8

圖9

（3）運用“測量”工具測量耳孔間距（如圖10）；

（4）根據(jù)測得的尺寸創(chuàng)建側(cè)橫撐模型，橫撐采用φ60×5無縫管，兩頭按模具沖壓（如圖11、圖12）；

（5）以此類推，根據(jù)鉆塔結(jié)構(gòu)需要，分別創(chuàng)建各橫撐、側(cè)撐，最終完成整部鉆塔模型的創(chuàng)建（如圖13）。

圖10

圖11

圖12

3 結(jié)語

圖13

通過以上圖例可以看出，利用三維軟件在塔體結(jié)構(gòu)設計中進行實體建模是行之有效的，它的運用極大地減輕了以往在繪制塔身總體結(jié)構(gòu)圖及所有連接零件尺寸確定等問題上的繁重工作量，與此同時，由于建模能保證相關(guān)零件尺寸的準確性，使得塔體一次性組裝成功，直接省略了立塔對設計的驗證，為今后同類塔體結(jié)構(gòu)設計及繪制提供了可借鑒的設計依據(jù)。并且在安裝說明書中附加了三維模型圖，使用戶在立塔的過程中更加直觀明了，減少了用戶安裝時易出現(xiàn)的錯誤，節(jié)約了用戶立塔的時間。

［1］張忠將，李敏等.SolidWorks2010機械設計從入門到精通［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［2］（蘇）E.A.科茲洛夫斯基等.地質(zhì)勘探孔鉆塔工程師手冊.北京：地質(zhì)出版社，1990.

［3］（蘇）N.A.謝爾金科等.地質(zhì)工藝鉆孔的鉆探和設備.北京：地震出版社，1993.