钻机液压盘式制动器是绞车的关键部件,直接影响着钻机的操作性能。在制动过程中,摩擦副表面产生的热量使得刹车盘表面逐渐产生热疲劳裂纹可能会导致刹车盘失效,进而使得钻机液压盘式制动器存在安全隐患。因此,对钻机液压盘式制动器进行热-机耦合分析与优化对钻井设备和人员的安全都有非常重要的意义。本文以某钻机液压盘式制动器为研究对象,对钻机液压盘式制动器的热-机耦合分析与优化进行了研究。主要研究内容和成果如下:1)按照钻机液压水冷式盘式制动器的实际尺寸,运用有限元软件ABAQUS前处理模块对刹车副进行三维建模并划分单元格,根据热-机耦合研究的基础理论设置相应的边界条件,最终建立热-机耦合有限元模型。2)根据每个工况不同的特点对钻机液压盘式制动器进行三维瞬态温度场、应力场的耦合仿真分析,得到了刹车盘在紧急制动、驻车制动和连续制动工况下的温度场、应力场分布规律。研究结果表明:在制动前期,刹车盘的温度场、等效应力场分布都呈非轴对称分布,最大温度值和最大等效应力值呈锯齿状上升趋势;在制动后期,刹车盘的温度场、等效应力场分布逐渐呈轴对称分布,整个刹车盘表面上的温度值和等效应力值都比较高,最大温度值和最大等效应力值呈锯齿状下降趋势;制动时,刹车盘表面周向温度梯度最小,径向和轴向温度梯度较大,周向应力比径向应力大且轴向应力最小。3)应用控制变量法,重点研究了影响刹车盘温度场和应力场分布的工况参数和材料特性参数。研究结果表明:减小制动初速度和制动压力,增大冷却水流速度和对流换热系数等工况参数,减小摩擦系数、弹性模量、热膨胀系数,增大导热系数和比热容等材料特性参数,可以有效降低刹车盘表面最高温度值和最大等效热应力值。4)建立刹车盘工况因素和材料特性因素的优化方法,优化刹车盘散热性。研究结果表明:与优化之前相比,最高温度降幅12.409%,最大等效热应力值降幅13.379%,证明整体优化方案是真实可行的。本文仿真分析结论对钻机液压盘式制动器的优化设计提供一定的依据和参考。