水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞特性研究及測試裝置設(shè)計.pdf

1、水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測試裝置是工業(yè)和信息化部的“水下連接器及其配套工機具測試技術(shù)和裝備研究”的子課題“水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測試系統(tǒng)研究”的研究項目。我國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展，但在水下連接器的測試方法及測試裝置的研發(fā)上還是處于技術(shù)空缺的狀態(tài)。課題的主要研究內(nèi)容是研制出一種水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測試裝置，該裝置可以模擬工況條件完成對水下連接器的扭轉(zhuǎn)疲勞性能測試。本文以水下連接器扭轉(zhuǎn)

2、疲勞特性與測試裝置為研究對象，從運動載荷、裝置機械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)等方面進行研究。
　　在實際工況下跨接管道會受到環(huán)境載荷沖擊作用，主要包括波、浪、流和地殼移動等，其中最主要是由海流和波浪引起的載荷沖擊。當海流和波浪作用在跨接管道時會形成沖擊載荷作用，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對水下連接器形成扭轉(zhuǎn)力矩。通過對實際海況進行分析，同時將機械振動、流體力學及海洋工程相關(guān)理論知識相結(jié)

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

4、，并且使用有限元軟件對機械結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件進行模態(tài)分析。將機械結(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)值進行比較驗證，確定機械結(jié)構(gòu)的安全性與合理性。
　　根據(jù)水下連接器扭轉(zhuǎn)疲勞測試裝置總體方案，對裝置的液壓伺服系統(tǒng)進行研究并設(shè)計，根據(jù)實際工作需求擬定出液壓伺服系統(tǒng)的工作原理圖。對液壓伺服系統(tǒng)元件的參數(shù)進行準確計算并合理選型。通過仿真軟件 AMESim對液壓系統(tǒng)進行模型創(chuàng)建與仿真，根據(jù)實際要求擬定相應(yīng)的指令信號，模擬水下連接