適應(yīng)全工位水下摩擦疊焊的裝卡定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、水下摩擦疊焊技術(shù)是一種用于水下結(jié)構(gòu)物缺陷修復(fù)的新型固相連接技術(shù)，與其他水下連接技術(shù)相比，水下摩擦疊焊具有對水深不敏感、焊接變形小、力學(xué)性能好、效率高等優(yōu)點(diǎn)，近年在國內(nèi)外受到高度重視。本文針對水下管狀物修復(fù)工況多樣性問題，在天津大學(xué)水下摩擦疊焊原理樣機(jī)的研究基礎(chǔ)上，開展了能夠適應(yīng)水下環(huán)境的摩擦疊焊機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)以及主軸的定位移動機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真研究，并通過現(xiàn)場調(diào)試、空氣中鉆孔焊接試驗(yàn)、水下試驗(yàn)以及各個危險(xiǎn)工位的夾緊機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)驗(yàn)證

2、了上述結(jié)構(gòu)的可靠性，為水下摩擦疊焊設(shè)備的進(jìn)一步研究和實(shí)際工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本文首先對水下摩擦疊焊進(jìn)行需求分析，并對摩擦疊焊修復(fù)過程中的典型焊接工位、摩擦疊焊機(jī)裝夾過程、摩擦疊焊修復(fù)過程進(jìn)行分析，提出了摩擦疊焊機(jī)的技術(shù)要求。根據(jù)上述分析和技術(shù)要求建立水下摩擦疊焊工程樣機(jī)整機(jī)方案以及水下摩擦疊焊的修復(fù)作業(yè)系統(tǒng)，為摩擦疊焊機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)和主軸定位移動與鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。
　　其次，根據(jù)管狀物的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了擬修復(fù)結(jié)構(gòu)

3、試驗(yàn)件，并確定了水下摩擦疊焊樣機(jī)在試驗(yàn)件上的典型焊接工位。根據(jù)摩擦疊焊機(jī)對于全工位工作的需要，設(shè)計(jì)了摩擦疊焊機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)，并對設(shè)備在三個危險(xiǎn)焊接工位下的夾緊機(jī)構(gòu)中的夾緊液壓缸的直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。通過有限元對危險(xiǎn)工況的夾緊機(jī)構(gòu)和管道之間的接觸面進(jìn)行接觸狀態(tài)分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了夾緊機(jī)構(gòu)的可靠性，能夠滿足水下摩擦疊焊的工作需要。
　　再次，對主軸定位移動機(jī)構(gòu)以及主軸鎖緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了危險(xiǎn)工況受力分析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了可靠的主軸定位移動機(jī)構(gòu)

4、以及鎖緊機(jī)構(gòu)，使得摩擦疊焊機(jī)主軸能夠在全工位條件下移動和鎖緊。最后，運(yùn)用AMESim軟件建立液壓定位移動液壓控制系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了主軸定位移動機(jī)構(gòu)的可靠性，并對主軸定位移動機(jī)構(gòu)的定位誤差進(jìn)行了仿真分析。
　　最后，利用疊焊工程樣機(jī)對管狀物進(jìn)行空氣和水下的鉆孔焊接試驗(yàn)，驗(yàn)證了樣機(jī)的可行性以及主軸定位移動機(jī)構(gòu)的可靠性。其次，對主軸定位移動機(jī)構(gòu)的三個方向進(jìn)行定位精度和重復(fù)定位精度進(jìn)行試驗(yàn)，得到實(shí)際的定位誤差要比仿真誤