管拧机浮动抱钳夹紧装置研究

摘要

在石油套管的加工过程中，拧接箍是一道重要工序。抱钳夹紧装置是管拧机的关键设备，其夹紧效果直接影响到接箍的联结质量和生产效率。由于钢管较长且具有一定的挠度，故在接箍拧接过程中会产生多余的扭矩和径向跳动力，造成夹爪体变形、开裂，偏心轴断裂等不良后果。 本文针对上海宝钢钢管厂目前使用的PMC管拧机抱钳夹紧装置进行研究，分析了其缺点和不足，结合国内外研究成果，研究设计了浮动式抱钳夹紧装置。论文的主要工作包括： 1、对原有的抱钳夹紧装置进行研究，分析其缺点和不足及其产生的原因，在原有设备的基础上，增加了一套浮动机构和液压减振系统，实现对拧接力和额外力的吸收，并使钢管在拧接过程中实现浮动。对偏心轴及夹爪进行受力分析，指出偏心轴断裂的原因。 2、利用三维CAD软件Pro/E完成零件的造型设计和整机装配，并在虚拟环境下完成整机的运动仿真。针对夹紧机构，进行了运动学分析，得出夹爪体夹紧钢管的运动轨迹及对应的液压缸行程。在运动学仿真的基础上完成整机的运动学动画及电影剪辑。 3、针对液压减振系统进行分析研究，结合经典控制理论，计算推导出减振系统的数学模型。对模型在理想工作状态下进行仿真分析，得出影响减振系统动态性能的主要参数。在仿真分析的基础上，根据现场要求确定了蓄能器的充气压力和初始工作压力。 4、对现有液压系统进行设计改造，分析了液压系统各个部分的功用及元件作用，并进行了相关的选型计算，并着重介绍了液压站阀块的设计方法和注意事项。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2管拧机的研究与发展现状

1.2.1 PMC管拧机介绍

1.2.2管拧机的国内外发展现状

1.3课题来源与意义

1.3.1课题来源

1.3.2课题意义

1.4课题研究的主要内容及工作

第2章 管拧机动拧抱钳夹紧装置改造

2.1管拧机动拧抱钳夹紧装置概述

2.2固定式夹紧装置存在的问题

2.3动拧抱钳夹紧装置改善机理分析

2.4减振系统的受力分析

2.5偏心轴的受力分析计算

2.5.1抱钳夹紧受力过程

2.5.2抱钳夹紧受力计算

2.5.3偏心轴受力分析

2.6夹爪受力分析

2.7夹紧油缸工作压力计算

2.7.1扭矩为10000Nm时的油缸夹紧力计算

2.7.2扭矩为15000Nm时油缸的夹紧力计算

第3章 动拧抱钳夹紧装置虚拟样机的建立和运动仿真

3.1引言

3.2 Pro/Engineer软件简介

3.3零部件的Pro/E三维造型设计

3.3.1虚拟设计概述

3.3.2特征造型技术概述

3.3.3夹紧装置的虚拟装配

3.4夹紧装置虚拟样机的建立及运动仿真分析

3.4.1运动仿真及Pro/E机构模块介绍

3.4.2使用Pro/E机构模块仿真的一般过程

3.4.3夹紧装置组装及运动仿真分析

3.4.4浮动抱钳夹紧装置整体运动仿真分析

第4章 液压减振系统分析

4.1引言

4.2蓄能器介绍

4.2.1蓄能技术与蓄能器

4.2.2蓄能器的分类

4.2.3蓄能器的功用

4.2.4蓄能器的研究现状及发展方向

4.3液压减振系统动态分析及仿真

4.3.1减振系统工作原理

4.3.2液压系统动态数学模型

4.3.3系统模型仿真

4.3.4分析总结

4.4减振系统振动模型分析

4.4.1减振系统受力分析

4.4.2减振系统刚度分析计算

4.4.3减振系统阻尼计算

4.4.4减振系统振动模型建立

4.4.5振动系统传递函数

4.5减振系统蓄能器参数确定

4.5.1初始蓄能器充气压力确定

4.5.2系统工作时各参数的确定

4.5.3系统刚度及工作过程分析

4.5.4模型仿真及蓄能器参数确定

第5章 液压系统设计与改造

5.1液压传动与控制概述

5.2液压系统设计改造

5.2.1液压系统设计要点

5.2.2液压系统设计

5.2.3液压系统主要参数的确定

5.2.4液压元件的选择

5.3液压站设计

5.3.1液压控制装置的集成

5.3.2液压泵站设计

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文