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水下金刚石锯绳实验方法研究与实验台设计

水下金刚石锯绳实验方法研究与实验台设计

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作者：刘丁元哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

我国拥有近300万平方公里的海洋国土面积，为了寻求和开发新能源满足人们的需求缺口，海洋资源成为了人们下一个目标。海洋面积辽阔，全球海域面积占71%，在海洋世界里蕴藏着的矿产、化学、动力、热能和空间等有待于人类去开发的资源。... 详细信息

我国拥有近300万平方公里的海洋国土面积，为了寻求和开发新能源满足人们的需求缺口，海洋资源成为了人们下一个目标。海洋面积辽阔，全球海域面积占71%，在海洋世界里蕴藏着的矿产、化学、动力、热能和空间等有待于人类去开发的资源。因此，人们不再满足于仅仅停留在传统海洋产业的起步层面上，各国都加快了进一步开发海洋资源的步伐。海洋油气开采产业也是我国海洋经济的重要支柱，跟陆上油气开采相对比，海洋石油开采产业更加呈现出高投入、高科技、高风险和高综合性的特点。海底管道修复是一个巨大的海洋工程海底管道作为海洋油气开采产业的基础设施主要组成部分，长期处于压力大，温度低的海洋恶劣环境中。海底管道不仅受到管道外部海水腐蚀，同时也受到管道内部石油和硫化氢等气体腐蚀。水下金刚石绳锯属于水下机械冷加工的手段。相对比其它海洋装备，金刚石绳锯切削对海洋环境的适应能力较强，具有加工管道径值较大（48"（1219.2mm）－60"（1524mm），能切割加工金属材料、非金属材料和复合材料等优点。本课题基于国家高等学校博士学科点专项科研基金开展的。在已有对绳锯机开展研究工作的基础上，为了提高切削效率，通过实验确定金刚石串珠切削钢材的最优参数。本文在查阅和吸收了大量的国内外绳锯机技术的基础上，完成了水下金刚石绳锯实验台系统的结构设计。在实验台机构设计工作上，通过对平行杠杆机构进行运动学分析，得到平行加载机构方程并用ADAMS进行仿真验证，为施载弓进行切削加载提供了基础;对实验台主体机构利用ANSYS软件做了模态分析;建立了串珠绳锯的运动学方程，同时探讨了绳锯机切削加工技术。设计了水下金刚石绳锯实验台的力加载系统和GTS系列运动运动控制系统。对切削力加载机构选用了加载步进马达，利用Matlab仿真软件SimHydraulics模块建立了物理仿真模型，并进行了空载和加载状态步进电机动态响应性能的研究。建立了摩擦试盘内应力的数学模型，并对切削过程了进行了仿真。对水下金刚石绳锯实验台传感测试系统和通讯系统进行了设计。根据绳锯实验台所需的测试参数选用了相关的传感器和通讯硬件。完成了对实验台实验工作状态的监控，方便在实验中的操作人员控制绳锯实验题台进行切削实验和判断实验装置正确运行状况，确保切削实验过程顺利的进行。

关键词：结构串珠绳试盘仿真

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