SolidWorks在钻塔结构设计中的运用

赵肖肖

（连云港黄海机械股份有限公司，江苏 连云港 222062）

HCX系列四角斜直两用钻塔，通常配置于立轴式岩芯钻机，主要应用于地质勘探钻进取心。近年来，根据市场需求，我公司先后研发了多款同类型钻塔，填补了公司深孔钻机配置钻塔的要求。本文以HCX23m斜直两用钻塔的设计为例，主要介绍了运用SolidWorks软件设计钻塔结构的过程。该设计过程与传统设计相比，设计效率高，特别是在各撑杆间定位尺寸的确定方面，既方便又准确，减少了以往复杂的尺寸计算及之后的立塔验证，值得推广和应用。

1 钻塔结构设计简介

结构设计是四角斜直两用钻塔设计中很重要的部分，目前市场上该塔的结构形式大致相同，主要区别在钻塔承载力和钻塔高度的不同，而设计过程基本相同。结构设计作为塔体结构、形式和构成的主要体现，其各层立柱、横撑、斜撑、拉筋的空间位置确定，以及尺寸计算等工作量是相当繁重的，而且传统的设计很难在图面上对塔体各层连接尺寸进行准确的校验。笔者在HCX23型钻塔的结构设计中运用SolidWorks软件进行三维建模，非常方便地解决了以往该塔在结构设计中繁重的尺寸计算和验证难等问题，从而使该塔的结构设计变得相对简单。

下面将分几个部分阐述SolidWorks三维软件在HCX23型钻塔结构设计中的具体运用。

2 钻塔模型的建立

2.1 立柱的创建

（1）按设计要求确定塔体底部的尺寸为7.32m和5.572m，顶部尺寸为1.177m 和1.2m，高度为23m（如图1）；

图1

（2）运用软件中的“放样凸台”工具，建立模型（如图2）；

（3）分别确定四根立柱的中心线（如图3）；

（4）分别建立基准面，绘制立柱截面（φ89×φ73），以立柱中心线为路径，运用“扫描”工具，分别创建四根立柱模型（如图4）；

（5）再运用“拉伸凸台”和“拉伸切除”工具进行修剪，使立柱底端与顶端平行。至此，钻塔的四根立柱已经确定。

图2

图3

图4

2.2 底座的创建

（1）底座的材料我们采用22b工字钢，根据四根立柱之间的距离，按照同类型钻塔的底座结构及连接形式，创建底座模型（如图5）；

（2）确定钻塔立柱与底座的连接方式，创建模型（如图6、图7）。

图5

2.3 塔身的创建

根据设计的要求，把整部钻塔分成十四层，确定各层的间距，按照同类型钻塔的结构，确定每层立柱间的连接方式和耳板的位置和尺寸，运用“测量”工具测量孔间距，确定各横撑、侧撑的尺寸和孔距。

图6

图7

（1）以四根立柱的中心线创建四个基准面（如图8）；

（2）以第一层为例，确定第一层的高度为2.7m，分别以四个基准面为基面，创建耳板模型（如图9）；

图8

图9

（3）运用“测量”工具测量耳孔间距（如图10）；

（4）根据测得的尺寸创建侧横撑模型，横撑采用φ60×5无缝管，两头按模具冲压（如图11、图12）；

（5）以此类推，根据钻塔结构需要，分别创建各横撑、侧撑，最终完成整部钻塔模型的创建（如图13）。

图10

图11

图12

3 结语

图13

通过以上图例可以看出，利用三维软件在塔体结构设计中进行实体建模是行之有效的，它的运用极大地减轻了以往在绘制塔身总体结构图及所有连接零件尺寸确定等问题上的繁重工作量，与此同时，由于建模能保证相关零件尺寸的准确性，使得塔体一次性组装成功，直接省略了立塔对设计的验证，为今后同类塔体结构设计及绘制提供了可借鉴的设计依据。并且在安装说明书中附加了三维模型图，使用户在立塔的过程中更加直观明了，减少了用户安装时易出现的错误，节约了用户立塔的时间。

［1］张忠将，李敏等.SolidWorks2010机械设计从入门到精通［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［2］（苏）E.A.科兹洛夫斯基等.地质勘探孔钻塔工程师手册.北京：地质出版社，1990.

［3］（苏）N.A.谢尔金科等.地质工艺钻孔的钻探和设备.北京：地震出版社，1993.