A支架系统结构设计研究

论文摘要

随着当今高速发展的世界经济对石油需求的快速增加，深海海洋油气资源开发已经被列为当今世界能源开发的重要技术领域，在这项技术中不可或缺的就是在海底采用海底犁式挖沟机来铺设用来输送油气资源的海底管道。本文设计研究的A支架系统主要是实现海底犁式挖沟机的起升和下放入水以及它在海底工作时的拖拽，同时实现一定波浪补偿功能。首先，本文对A支架系统的国内外现状进行了分析，设计出满足技术要求的A形门架作为起吊和拖拽海底犁式挖沟机进行工作时的承载构件。根据A支架系统的大负荷特性，设计液压系统来驱动A形门架绕支腿与底座连接的两个铰接点的变幅摆动。在进行分析计算后，采用Visual C++对液压缸与底座安装的位置进行优化设计，以确定液压机构的与底座的合理安装位置。根据优化结果对A支架系统的机械部分进行了详细设计，确定的各零部件的详细尺寸。同时对A形门架的内部结构进行特殊设计，以实现减轻整体机械结构重量的前提下提高A形门架的刚度。根据计算出的相关结构尺寸，在SOLIDWORKS中建立了A支架系统的实体模型。采用ADAMS虚拟样机分析软件对建立的实体模型进行分析，得出了液压杆受力与液压杆伸出长度相对应的A支架转速曲线，并与设计的理论曲线进行对比，以验证设计是否正确。在有限元分析软件ANSYS中对A支架系统进行静力学分析和模态分析，验证A支架系统的刚度和强度是否满足要求，以及整体系统的固有模态频率。最后，对A形门架变幅运动的液压系统和波浪补偿的液压系统这两部分的控制系统进行了设计；对A形门架变幅运动的液压系统的液压控制回路进行了详细设计，确定了液压控制阀的类型和型号；同时采用直线光栅作为闭环控制的反馈信号，以满足A形门架变幅运动液压系统中的两液压装置的同步运行。对波浪补偿液压系统的工作模式进行设计，提出了液压驱动绞车进行波浪补偿的模式，设计了液压控制回路。同时本文采用Visual C++对A支架系统的控制界面进行了设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内 A 支架系统研究现状
• 1.4 国外 A 支架系统研究现状
• 1.5 国内外研究现状分析
• 1.6 本论文的主要研究内容
• 第2章 A 支架系统总体方案
• 2.1 引言
• 2.2 A 支架系统技术要求
• 2.3 A 支架系统方案
• 2.3.1 A 支架系统方案分析
• 2.3.2 A 支架系统方案制定
• 2.3.3 A 形门架
• 2.3.4 起吊系统
• 2.3.5 固定支撑装置
• 2.3.6 维护装置
• 2.3.7 A 支架系统方案分析
• 2.3.8 控制系统
• 2.4 本章小结
• 第3章 A 支架机械系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 液压缸安装位置设计
• 3.2.1 A 支架机械系统自由度
• 3.2.2 A 支架系统运动学分析
• 3.2.3 A 支架系统静力学分析
• 3.2.4 液压机构安装位置的计算
• 3.2.5 A 支架液压机构参数化设计
• 3.3 A 支架特殊结构设计
• 3.3.1 横梁和支腿的连接
• 3.3.2 横梁及支腿设计
• 3.3.3 铰接点的设计
• 3.3.4 定滑轮的设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 A 支架机械系统结构分析
• 4.1 引言
• 4.2 机械系统虚拟样机分析
• 4.3 机械系统 A 形门架有限元分析
• 4.3.1 A 形门架机械系统模型的简化和修整
• 4.3.2 A 支架机械系统整体结构有限元静力学分析
• 4.3.3 A 支架机械系统有限元模态分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 液压控制系统设计
• 5.1 引言
• 5.2 A 形门架液压系统
• 5.2.1 A 形门架液压系统方案分析
• 5.2.2 电液比例阀介绍
• 5.2.3 A 形门架液压系统设计
• 5.3 波浪补偿技术
• 5.3.1 波浪补偿方案设计
• 5.3.2 波浪补偿设计
• 5.4 A 支架控制系统
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢