水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞特性研究及測(cè)試裝置設(shè)計(jì).pdf

1、水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測(cè)試裝置是工業(yè)和信息化部的“水下連接器及其配套工機(jī)具測(cè)試技術(shù)和裝備研究”的子課題“水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測(cè)試系統(tǒng)研究”的研究項(xiàng)目。我國(guó)的海洋工程裝備系統(tǒng)的研制還處于起步階段，雖然在水下連接器的技術(shù)研發(fā)上取得了一定的成果進(jìn)展，但在水下連接器的測(cè)試方法及測(cè)試裝置的研發(fā)上還是處于技術(shù)空缺的狀態(tài)。課題的主要研究?jī)?nèi)容是研制出一種水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測(cè)試裝置，該裝置可以模擬工況條件完成對(duì)水下連接器的扭轉(zhuǎn)疲勞性能測(cè)試。本文以水下連接器扭轉(zhuǎn)

2、疲勞特性與測(cè)試裝置為研究對(duì)象，從運(yùn)動(dòng)載荷、裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)等方面進(jìn)行研究。
　　在實(shí)際工況下跨接管道會(huì)受到環(huán)境載荷沖擊作用，主要包括波、浪、流和地殼移動(dòng)等，其中最主要是由海流和波浪引起的載荷沖擊。當(dāng)海流和波浪作用在跨接管道時(shí)會(huì)形成沖擊載荷作用，由于水下連接器起到連接海底井口與跨接管道的樞紐作用，因此作用在跨接管道上的沖擊載荷會(huì)對(duì)水下連接器形成扭轉(zhuǎn)力矩。通過(guò)對(duì)實(shí)際海況進(jìn)行分析，同時(shí)將機(jī)械振動(dòng)、流體力學(xué)及海洋工程相關(guān)理論知識(shí)相結(jié)

3、合，對(duì)跨接管道進(jìn)行載荷分析與計(jì)算，得出水下連接器所受扭轉(zhuǎn)力矩及頻率。
　　通過(guò)對(duì)水下連接器在實(shí)際工況下的扭轉(zhuǎn)特性分析，確定了扭轉(zhuǎn)疲勞測(cè)試裝置的關(guān)鍵技術(shù)要求及設(shè)計(jì)指標(biāo)。根據(jù)水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測(cè)試裝置所確定的基本技術(shù)要求，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用工況完成了水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測(cè)試裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。
　　在測(cè)試裝置總體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)。利用UG NX8.0軟件對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模

4、，并且使用有限元軟件對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件進(jìn)行模態(tài)分析。將機(jī)械結(jié)構(gòu)部件模態(tài)分析得出的六階固有頻率數(shù)值與扭轉(zhuǎn)頻率數(shù)值進(jìn)行比較驗(yàn)證，確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的安全性與合理性。
　　根據(jù)水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測(cè)試裝置總體方案，對(duì)裝置的液壓伺服系統(tǒng)進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際工作需求擬定出液壓伺服系統(tǒng)的工作原理圖。對(duì)液壓伺服系統(tǒng)元件的參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算并合理選型。通過(guò)仿真軟件 AMESim對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行模型創(chuàng)建與仿真，根據(jù)實(shí)際要求擬定相應(yīng)的指令信號(hào)，模擬水下連接