论文摘要
本课题是在“十五”期间国家“863”计划“海底管道修复技术”专题“中的子课题“水下专用机具设备”基础上进行课题研究,根据中国海洋石油总公司技术发展项目——废弃桩基平台拆除水下切割机具研制的要求来开展研究工作的,主要针对48″～60″的海洋石油平台导管架桩基,研究适用于60米水深竖管切割作业的技术和装备,从而实现对废弃海洋石油平台的快速拆除。本文通过对金刚石绳锯机国内外发展、研究现状的分析,研究了其基本工作原理,确定了针对废弃海洋石油平台导管架桩基切割的水下卧式金刚石绳锯机的总体设计方案,完成了绳锯机本体结构三维设计,建立了金刚石串珠绳在不同条件下的力学模型,为液压系统动力元件的选择提供了理论依据。本文重点进行了液压控制系统的研制工作。控制系统以PLC为核心,集中完成数据处理和控制任务。单片机作显示、输入模块,完成参数设定和显示的功能。单片机与PLC通过串口通讯。通过模拟的导管架桩基切割试验,验证了采用水下卧式金刚石绳锯机切割海底导管架桩基的可行性和实验样机设计的合理性。结合试验研究了金刚石串珠绳的磨损机理。分析了金刚石串珠绳微观磨损形态和特性。针对模拟的导管架桩基切割分析了串珠的磨损过程和规律。通过试验得到了串珠绳的切割效率、耐磨损率与切割工艺参数的关系。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 引言1.2 课题的来源、目的和意义1.3 金刚石绳锯机国内外发展现状1.3.1 金刚石绳锯机国外发展现状1.3.2 金刚石绳锯机国内发展现状1.4 论文研究的主要内容第2章 水下卧式金刚石绳锯机总体方案及本体设计2.1 金刚石绳锯机的组成及工作原理2.1.1 金刚石绳锯机的基本组成2.1.2 金刚石绳锯机的基本工作原理2.2 水下卧式金刚石绳锯机总体设计方案2.2.1 水下卧式金刚石绳锯机设计要求与参数2.2.2 水下卧式金刚石绳锯机的总体方案2.2.3 水下卧式金刚石绳锯机的工作原理2.3 水下卧式金刚石绳锯机的本体设计2.3.1 水下卧式金刚石绳锯机的机械本体2.3.2 水下卧式金刚石绳锯机的工作过程2.3.3 水下卧式金刚石绳锯机驱动装置设计2.3.4 水下卧式金刚石绳锯机进给装置设计2.3.5 水下卧式金刚石绳锯机夹紧装置设计2.3.6 水下卧式金刚石绳锯机张紧装置设计2.4 金刚石串珠绳力学模型的建立2.4.1 空载运转时串珠绳的受力分析2.4.2 空载运转时串珠绳的应力分析2.4.3 金刚石绳锯机作业时串珠绳的力学分析2.5 本章小结第3章 水下卧式金刚石绳锯机液压系统设计3.1 引言3.2 适合数字控制的液压系统设计3.2.1 流量的开环数字控制原理3.2.2 适合数字控制的液压系统设计3.3 液压元件选择与计算3.3.1 液压缸夹紧力的估算3.3.2 主动轮水下驱动动力的估算3.3.3 进给马达驱动功率的估算3.3.4 液压动力的确定3.3.5 液压泵的最大工作压力估算3.3.6 液压泵的最大流量估算3.3.7 液压泵的规格选择3.4 本章小结第4章 水下卧式金刚石绳锯机控制系统设计4.1 引言4.2 控制系统总体方案的确定4.2.1 控制系统方案的研究4.2.2 控制系统总体结构4.2.3 控制系统方案的确定4.3 控制系统的硬件设计4.3.1 控制器（PLC）的选型4.3.2 主控制器硬件设计4.3.3 PLC的I/O地址分配4.3.4 单片机显示、输入模块设计4.4 控制系统的软件设计4.4.1 控制系统主控程序设计4.4.2 单片机程序设计4.5 本章小结第5章 水下卧式金刚石绳锯机实验样机实验及结果分析5.1 金刚石绳锯机实验样机实验5.1.1 金刚石绳锯机实验样机实验系统5.1.2 实验条件5.1.3 钢管的切割试验5.2 实验样机切割性能实验及结果分析5.2.1 金刚石串珠的磨损5.2.2 径向进给力对切削面积的影响5.2.3 切向进给速度对切削面积的影响5.3 金刚石串珠绳磨损的实验研究5.3.1 金刚石串珠绳的磨损机理分析5.3.2 金刚石串珠绳的磨损过程实验研究5.4 金刚石磨粒基本应力状态研究及实验研究5.4.1 金刚石磨粒简化模型5.4.2 金刚石磨粒在锯切过程中的应力分布5.4.3 有限元计算结果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
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