水下卡箍式連接器樣機(jī)設(shè)計及密封性能研究.pdf

1、海洋具有豐富的石油和天然氣資源，隨著能源需求的不斷增加，人們越來越意識到海洋的重要性，都開始投入巨大的人力物力來開發(fā)海洋資源。水下連接器被廣泛應(yīng)用于海洋工程管道連接。本文對卡箍式連接器國內(nèi)外研究和應(yīng)用概況進(jìn)行了綜述，分析了幾種典型的卡箍式連接器結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)報道，目前國外卡箍式連接器的應(yīng)用最深為水下1500米，其最大內(nèi)部壓力可達(dá)到15000psi（10.3MPa）。
　　論文在對水下卡箍式連接器的工作原理的分析基礎(chǔ)上，提出了一種水下卡

2、箍式連接器總體設(shè)計方案，確定卡箍式連接器本體采用3瓣式結(jié)構(gòu)，緩沖機(jī)構(gòu)采用被動式無源液壓緩沖機(jī)構(gòu)，對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)采用錐體對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計思想，完成卡箍式連接器的詳細(xì)設(shè)計。對卡箍的密封原理、夾緊原理和緩沖機(jī)構(gòu)的緩沖原理進(jìn)行了分析，對法蘭、卡箍片、ROV接頭、對接裝置等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，對液壓缸缸筒、活塞桿、活塞、回復(fù)彈簧等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計算，利用UG三維軟件建立了整個連接器的結(jié)構(gòu)模型，對卡箍式連接器的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并設(shè)計了卡箍式連接器密封圈。<

3、br>　　將Solidworks建立的卡箍式連接器的三維模型導(dǎo)入到ADAMS軟件中，建立卡箍式連接器各部件的約束和驅(qū)動，對卡箍式連接器的下放對準(zhǔn)、緩沖著陸以及壓緊連接3個過程進(jìn)行了相應(yīng)的運動分析。通過對卡箍式連接器各步驟作業(yè)的運動學(xué)仿真，驗證了卡箍式連接器結(jié)構(gòu)方案的正確性和可行性，并對后續(xù)的卡箍式連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)和有限元分析提供了相應(yīng)的依據(jù)和參數(shù)。
　　采用ANSYS軟件對卡箍式連接器組件進(jìn)行有限元分析，得到法蘭壓緊組件和卡箍片

4、夾緊組件在最大夾緊載荷作用下的等效應(yīng)力及位移云圖。分析得到關(guān)鍵零部件的最大位移和應(yīng)力點，對零件的強(qiáng)度進(jìn)行了驗證和校核，通過對危險受力點的分析，對零件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)提供了理論依據(jù)。理論分析表明，零件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足設(shè)計要求，設(shè)計參數(shù)符合課題目標(biāo)要求，卡箍片夾緊組件能夠達(dá)到深水管道壓緊的要求，保障了卡箍式連接器對管道的連接作業(yè)。
　　最后對材料為12Cr2Mo1的透鏡墊密封圈進(jìn)行了內(nèi)外壓試驗研究，結(jié)果表明設(shè)計的透鏡墊密封圈可實現(xiàn)最大內(nèi)