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深水软管滚筒驱动装置结构及液压系统的研究

作 者: 刘伟
导 师: 弓海霞
学 校: 哈尔滨工程大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 深水软管滚筒驱动装置 铺管 有限元分析 液压系统 数学模型
分类号: TE973
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


随着海洋油气资源勘探技术的发展,我国海洋油气资源的开采正从浅海向深海迈近。海洋油气资源通过海底管线输送到相应的存储设备,海洋输油软管以其特有的质量轻、挠度大、安装方便等特点被广泛应用于海底管线。海洋铺管装备正是进行海底管线铺设的重要设备之一,深水铺管装备及铺管技术的发展对深海油气资源的开采起着决定性的作用,而我国的铺管设备只能在浅海进行铺管作业与国外具有一定差距。本文来源于中国海洋石油工程股份有限公司的科研项目“深水软管滚筒驱动装置研制”课题,目的在于研制出具有自主知识产权的深海铺管作业装置。论文对国内外深水铺管装置的技术发展进行了系统的介绍,详细研究了其工作原理。分析了软管在海水中的受力情况,研究了深水软管铺设的适用方法。本文以国外先进技术为参考根据设计要求确定了“深水软管滚筒驱动装置”的总体方案,并对其工作原理进行了详尽介绍。论文对“深水软管滚筒驱动装置”进行了总体结构设计,利用UG软件建立了装置的三维模型。针对“深水软管滚筒驱动装置”工作的特殊环境,研究了海洋波浪载荷对装置的外力作用情况。利用ANSYS/LS-DYNA软件对装置的主要受力部件进行了静力学有限元强度分析,根据分析结果对部分构件进行了结构改进设计。论文对“深水软管滚筒驱动装置”的液压系统进行了研究设计,介绍了各分系统的工作原理建立了系统的数学模型。利用Matlab/Simulink软件分析了闭环系统的响应速度以及开环传递函数的博德图,并对影响系统性能的参数进行了研究。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题的来源和意义  10
  1.2 深水软管滚筒驱动装置国内外发展概况  10-15
    1.2.1 深水软管滚筒驱动装置国外发展概况  11-14
    1.2.2 软管滚筒驱动装置国内发展现状  14-15
  1.3 论文主要研究内容  15-16
第2章 深水软管滚筒驱动装置总体方案设计  16-29
  2.1 引言  16
  2.2 海洋软管简介  16-17
  2.3 海洋软管的铺设方法  17-18
    2.3.1 "J"型铺管法  17-18
    2.3.2 "S"型铺管法  18
  2.4 海洋软管受力分析  18-20
  2.5 深水软管滚筒驱动装置总体方案设计  20-25
    2.5.1 深水软管滚筒驱动装置的设计要求  20-21
    2.5.2 深水软管滚筒驱动装置设计方案  21-25
  2.6 深水软管滚筒驱动装置工作原理  25-28
  2.7 本章小结  28-29
第3章 深水软管滚筒驱动装置的结构设计  29-50
  3.1 引言  29
  3.2 深水软管滚筒驱动装置机架的设计  29-32
    3.2.1 架体与底座的结构设计  29-31
    3.2.2 滑动导轨的设计  31-32
  3.3 机架顶升装置的设计  32-35
    3.3.1 螺栓组联接的设计  33-34
    3.3.2 液压缸的选型  34-35
  3.4 机架锁紧装置的设计  35-40
    3.4.1 机架锁紧装置的结构设计  36-38
    3.4.2 机架锁紧装置的运动仿真分析  38-40
  3.5 垂直滑块装置设计  40-41
  3.6 主驱动系统设计  41-48
    3.6.1 内啮合齿轮传动系统的设计  42-43
    3.6.2 主轴的设计  43-45
    3.6.3 小齿轮轴的设计  45-46
    3.6.4 轴承的选型  46-47
    3.6.5 行星齿轮减速器、液压泵及液压马达的选型  47-48
  3.7 轨道系统设计  48-49
  3.8 本章小结  49-50
第4章 主要受力部件的有限元分析  50-64
  4.1 引言  50
  4.2 波浪冲击载荷计算  50-51
  4.3 机架主要受力部件的有限元强度分析  51-58
    4.3.1 垂直导轨的有限元强度分析  51-52
    4.3.2 机架锁紧装置主要受力部件有限元强度分析  52-54
    4.3.3 机架底座与轨道接触面的显式动力分析  54-58
  4.4 主驱动系统主要受力部件的强度分析  58-63
    4.4.1 主轴的有限元强度分析  58-59
    4.4.2 齿轮传动系统的有限元强度分析  59-61
    4.4.3 接合工具的有限元强度分析  61-63
  4.5 本章小节  63-64
第5章 深水软管滚筒驱动装置液压系统的研究  64-78
  5.1 引言  64-65
  5.2 液压马达驱动系统  65-68
    5.2.1 工作原理  65
    5.2.2 液压系统数学模型  65-67
    5.2.3 液压系统仿真分析  67-68
  5.3 机架顶升液压系统  68-69
  5.4 垂直滑块顶升液压系统  69-75
    5.4.1 工作原理  69-70
    5.4.2 液压系统的数学模型  70-73
    5.4.3 液压系统仿真分析  73-75
  5.5 水平滑块推进液压系统  75-77
  5.6 本章小结  77-78
结论  78-79
参考文献  79-83
攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果  83-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 油气储运机械设备 > 油气管道
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