海底犁式挖沟机吊接装置与抱管组件研究

摘要

海底犁式挖沟机是一种用于海底管道开沟铺设的专用水下机械设备，其主要功能是完成对海底管道的开沟铺设作业。本课题来自中国海洋石油工程公司的“硬质粘土挖沟技术与装备研究”项目。目的在于设计并研制出具有自主知识产权的、用于海底管道开沟埋设保护的犁式挖沟机。
　　首先，论文根据犁式挖沟机的工作原理和设计指标提出了其总体设计方案和整机结构布置。论文的主要研究内容是海底管道犁式挖沟机中的吊接装置和抱管组件。吊接装置主要功能是在吊放作业中连接海底犁。抱管组件由提升机械手和导向装置组成，其主要功能是提升和处理海底管道。
　　文章对吊接装置和抱管组件进行了基于SolidWorks的详细结构设计，并对关键部件进行了力学分析，然后根据分析出的部件受力状态，运用有限元软件对零部件进行了校核计算，验证了结构设计的合理性。
　　最后，对主要运动部件进行了运动分析与运动仿真和液压缸主要参数的计算。通过犁式挖沟机试验样机的陆上实验，测量了沟型和主要力的大小，验证了整个犁式挖沟机设计分析的正确性，为进一步的优化设计提供了依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 海底挖沟方法与挖沟机械综述

1．2．1 海底挖沟方法介绍

1．2．2 国外海底挖沟机的研究现状综述

1．2．3 国内海底挖沟机的研究现状综述

1．2．4 吊接装置和抱管组件介绍

1．3 课题的来源目的和研究意义

1．3．1 课题的来源

1．3．2 课题的研究目的和研究意义

1．4 本论文主要研究内容

第2章 吊接装置和抱管组件的结构设计

2．1 海底犁式挖沟机的总体设计

2．1．1 设计分析

2．1．2 作业环境

2．1．3 工作原理

2．1．4 设计指标

2．1．5 总体结构

2．2 吊接装置的设计

2．2．1 吊接装置的工作原理

2．2．2 吊接装置的结构方案研究

2．3 抱管组件的设计

2．3．1 抱管组件的工作原理

2．3．2 抱管组件的结构设计

2．3．3 提升机械手结构设计

2．3．4 导向装置结构设计

2．4 本章小结

第3章 关键零部件的受力分析与校核

3．1 引言

3．2 管道选取与受力分析

3．2．1 管道的选取

3．2．2 提升管道的受力分析

3．2．3 挖沟作业中导向装置的受力分析

3．3 受力分析

3．3．1 吊接装置关键部件受力分析

3．3．2 提升机械手关键部件受力分析

3．3．3 导向装置关键部件受力分析

3．4 基于Simulation的关键零部件校核

3．4．1 Simulation软件概述

3．4．2 抓取手爪的校核

3．4．3 V形辊子的校核

3．4．4 底托的校核

3．4．5 对接头的校核

3．5 本章小结

第4章 运动分析仿真及液压系统设计

4．1 引言

4．2 关键部件运动分析与运动学仿真

4．2．1 抓取手爪开合的运动分析与仿真

4．2．2 底托开合的运动分析

4．3 液压系统设计

4．3．1 升降液压缸主要参数的确定

4．3．2 其它液压缸主要参数确定

4．4 本章小结

第5章 样机陆地实验

5．1 引言

5．2 陆地实验方案

5．2．1 实验目的及实验条件

5．2．2 试验样机牵引力分析

5．2．3 样机实验方案

5．3 实验过程及实验结果

5．3．1 拖拽力验证实验

5．3．2 沟型验证

5．3．3 抱管实验

5．4 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