自升式海洋平臺(tái)升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著陸地石油開采的枯竭，進(jìn)入海洋開采成為主流，目前主要在150米水深以內(nèi)范圍，而自升式海洋平臺(tái)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在近海油氣勘探開采中居主力軍地位。升降傳動(dòng)系統(tǒng)在自升式平臺(tái)中占據(jù)不可替代的關(guān)鍵地位，它的性能直接影響工程船舶在使用過(guò)程中的優(yōu)劣，甚至影響到平臺(tái)的作業(yè)和可變載荷。目前國(guó)內(nèi)外的自升式平臺(tái)升降傳動(dòng)系統(tǒng)主要由國(guó)外廠家所生產(chǎn)，因此對(duì)自升式平臺(tái)升降傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究顯得尤為重要。本文以某300ft自升式海洋平臺(tái)升降傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，指出其

2、減速器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不足之處，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，利用動(dòng)力學(xué)理論研究混合式齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，然后通過(guò)解析法和數(shù)值計(jì)算方法分析超大模數(shù)齒輪齒條強(qiáng)度及其承載能力影響因素，最后為驗(yàn)證前述計(jì)算方法的正確性，本文構(gòu)建了300ft自升降傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪齒條實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，對(duì)超大模數(shù)齒輪齒條齒根部位應(yīng)力值進(jìn)行了實(shí)測(cè)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)分析自升式平臺(tái)混合式行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，指出其不足之處，將其結(jié)構(gòu)改進(jìn)為一種差動(dòng)式行星齒輪傳動(dòng)

3、結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)單輸入雙輸出，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求，給出平行軸系和差速級(jí)齒輪的主要參數(shù)，建立平行軸輪系和差速級(jí)齒輪三維模型。⑵綜合考慮時(shí)變嚙合剛度、嚙合誤差、嚙合阻尼、支撐剛度和阻尼等，根據(jù)集中參數(shù)法建立自升式平臺(tái)升降裝置齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用牛頓第二定律建立其動(dòng)力學(xué)微分方程，并給出計(jì)算動(dòng)力學(xué)微分方程時(shí)，相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法，其中主要給出超大模數(shù)齒輪齒條的嚙合剛度計(jì)算方法。在恒載激勵(lì)下，利用MATLAB求解動(dòng)力學(xué)微分方程得到各級(jí)齒輪的振動(dòng)位

4、移響應(yīng)。⑶首先以材料力學(xué)為理論基礎(chǔ)，給出超大模數(shù)齒輪齒根危險(xiǎn)截面應(yīng)力不同計(jì)算方法，然后采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)大模數(shù)齒輪齒條進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)特性研究，得到齒輪齒條嚙合過(guò)程中應(yīng)力的變化規(guī)律，將分析得到彎曲應(yīng)力值與解析法計(jì)算結(jié)果比較，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，最后對(duì)比考慮連接軸和不考慮連接軸得到的計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明連接軸對(duì)齒根彎曲應(yīng)力的影響。⑷建立自升式平臺(tái)升降系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在其升降過(guò)程中采集大模數(shù)齒輪齒條齒根部位應(yīng)變、應(yīng)力及齒條振動(dòng)加速度，得到大模數(shù)齒輪齒條