水下液壓沖擊鏟虛擬樣機設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)實驗研究.pdf

1、“水下液壓沖擊鏟虛擬樣機設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)實驗研究”是“863”計劃水下干式管道維修系統(tǒng)課題水下專用作業(yè)機具設(shè)備子課題開展研究的。主要研究一種能夠方便、可靠地完成海底油氣管道維修時管道表面混凝土配重層去除工作的水下液壓沖擊鏟，研究的主要內(nèi)容為：水下液壓沖擊鏟的機械本體、沖擊原理、驅(qū)動系統(tǒng)、虛擬樣機等關(guān)鍵技術(shù)，并進行實驗研究，驗證理論。 論文介紹了水下液壓沖擊鏟的研究背景及其研究意義，敘述了海底管道維修設(shè)備的發(fā)展概況，總結(jié)了國內(nèi)外水下

2、作業(yè)機具的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，分析了目前較為完善的液壓沖擊理論。 根據(jù)國外的液壓沖擊產(chǎn)品的實驗測試和液壓沖擊器的一般設(shè)計理論，初步確定了此液壓沖擊鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)。建立沖擊活塞桿的沖、回程的動力學(xué)方程，利用變步長的四階龍格庫塔法和線性回歸法，得到?jīng)_、回程的時間與行程的關(guān)系表達式，從而得到?jīng)_擊活塞系統(tǒng)壓力的變化規(guī)律，驗證了系統(tǒng)壓力作為反饋信號的正確性。 分析了活塞桿與鏟頭碰撞點的選擇方法和氮氣室的初始壓力和初始容積的確定方法。對調(diào)

3、節(jié)沖擊能的方法進行了一些研究，設(shè)計了蓄能器。對三種液壓沖擊器方案進行分析，利用模糊分析方法，確定了高速開關(guān)閥控制的液壓沖擊鏟方案。 對水下液壓沖擊鏟的機械本體、密封結(jié)構(gòu)、鏟頭形狀、工具腔長度等進行了設(shè)計、分析。在Pro/e環(huán)境中對水下液壓沖擊鏟進行三維立體造型，并利用虛擬裝配對此設(shè)計進行檢驗和校正。利用有限元對關(guān)鍵零件進行強度校驗。對水下液壓沖擊鏟的配油閥、沖擊活塞等進行動力學(xué)分析，再利用Pro/e與Adams進行沖擊鏟的建模，

4、進行仿真分析，對前面的理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計進行檢驗。 建立水下液壓沖擊鏟的液壓系統(tǒng)，通過對水下液壓沖擊鏟的各部分控制模型的分析，建立整體控制模型。對水下液壓沖擊鏟的控制模型進行分析、校正。對購買的美國stanley公司生產(chǎn)的水下液壓鎬進行試驗，得到?jīng)_擊能、沖擊頻率等參數(shù)，通過對測試結(jié)構(gòu)的分析，來得出液壓沖擊器設(shè)計所需的參數(shù)和對設(shè)計分析進行了一定的驗證。 此液壓沖擊鏟采用高速開關(guān)閥的控制方式，與目前成型的液壓沖擊器相比，具有