自升式海洋平台液压升降特种吊机研究及动力学分析

发布时间：2020-10-12 15:16

　　 随着海洋石油资源的大力开发，海洋工业装备发展日益迅速。近几年我国海工装备行业也实现了高速的发展，尤其是海洋平台方面。本文主要针对自升式海洋平台上一种液压升降特种吊机进行相关研究。通过对国内外海上液压升降吊机发展状况的分析以及对几种常见吊机方案的对比，本文设计了一种专门用于自升式海洋平台的液压升降吊机，并进行了相关分析。 在课题的设计指标及要求的基础上，提出了液压升降特种吊机的总体方案。对吊机水平移动桥架、伸缩臂组件与夹持机构等结构进行了具体设计，并对吊机关键部件完成了校核与选型。 在总体方案确定的前提下，考虑技术要求与工作环境等因素，对吊机进行了受力以及多工况分析。根据多工况的分析结果，利用ANSYS Workbench软件进行了装置的静态特性力学分析。之后又进行了吊机整体结构的动态特性分析，得出了吊机的固有频率以及相关振型。通过对吊机静态与动态特性的分析，对结构薄弱部件进行多目标结构优化，提高了吊机部件的结构强度。 通过对多体系统多力学理论与方法的研究，利用ADAMS动力学仿真软件对吊机整体进行了多刚体系统动力学仿真，得到了吊机主要部件速度、力矩及力变化曲线。在多刚体动力学完成后，通过ANSYS与ADAMS联合仿真，完成了吊机整体的刚柔耦合动力学仿真。通过对动力学曲线分析，再次验证了吊机整体结构强度的可靠性。 在吊机整体方案基础上进行了液压系统回路的设计。通过对典型液压回路数学模型的建立，利用Matlab软件中simulink模块进行了液压系统的同步性分析，保证了吊机双液压缸工作同步的稳定性。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：P742
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景、目的及意义
    1.2 国内外液压升降吊机发展概况
        1.2.1 国外液压升降吊机发展趋势
        1.2.2 国内液压升降吊机发展现状
    1.3 液压升降吊机现代设计方法概述
        1.3.1 模块化设计方法
        1.3.2 有限元法
    1.4 论文研究主要内容
第2章 自升式海洋平台液压升降特种吊机总体方案研究
    2.1 引言
    2.2 自升式海洋平台液压升降特种吊机总体方案设计
        2.2.1 液压升降特种吊机技术要求
        2.2.2 液压升降特种吊机平台工作流程分析
        2.2.3 液压升降特种吊机总体结构设计
    2.3 液压升降特种吊机结构设计
        2.3.1 液压升降吊机水平移动桥架结构设计
        2.3.2 液压升降吊机伸缩臂结构设计
        2.3.3 液压升降吊机夹持端结构设计
    2.4 液压升降特种吊机关键件校核与选型
        2.4.1 液压升降特种吊机齿轮齿条机构选型与校核
        2.4.2 液压升降特种吊机电机齿轮箱选型
        2.4.3 液压升降特种吊机液压缸销轴与吊耳校核
    2.5 本章小结
第3章 液压升降特种吊机静态与动态特性研究
    3.1 引言
    3.2 液压升降特种吊机的受力及工况分析
    3.3 液压升降特种吊机的静态特性分析
        3.3.1 几何模型的建立与简化
        3.3.2 单元选择与划分
        3.3.3 边界条件的设定
        3.3.4 计算结果与分析
    3.4 液压升降特种吊机的动态特性分析
        3.4.1 模态分析的基本理论及方法
        3.4.2 模态计算过程与结果分析
    3.5 液压升降特种吊机部件结构优化
        3.5.1 优化理论方法与步骤
        3.5.2 三级伸缩臂结构优化的数学模型
        3.5.3 三级伸缩臂结构优化设计
    3.6 本章小结
第4章 液压升降特种吊机动力学仿真分析
    4.1 引言
    4.2 多体系统动力学理论及方法
        4.2.1 多刚体系统动力学分析
        4.2.2 多柔性体系统动力学分析
    4.3 液压升降特种吊机动力学建模
        4.3.1 液压升降吊机模型的建立
        4.3.2 模型驱动的建立及求解方式的选择
    4.4 吊机多刚体虚拟样机仿真分析
    4.5 吊机刚柔耦合动力学仿真分析
    4.6 本章小结
第5章 液压升降特种吊机液压系统及同步性研究
    5.1 引言
    5.2 吊机液压系统设计
    5.3 吊机液压系统同步性分析
        5.3.1 液压回路数学模型的建立
        5.3.2 液压系统同步性分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

【参考文献】

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本文编号：2837944