基于FBG的自升式平台爬升齿轮扭矩监测系统设计

为实现对自升式平台爬升齿轮扭矩准确的测量,结合光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)技术的独特优势,研发一种扭矩测量方法。对爬升齿轮扭矩/负载监测研究现状进行分析,根据扭矩测量原理及FBG传感技术,建立双FBG扭矩传感器数学模型。对爬升齿轮扭矩监测系统进行总体设计,对弹性元件进行设计和优化,并构建弹性元件的标定试验平台,对传感器进行标定试验。结果表明,在线性区间内,FBG扭矩传感器的线性度误差为0.780%FS、迟滞误差为2.650%FS、重复性误差为1.202%FS。利用自升式平台齿轮箱原型试验机对爬升齿轮扭矩传感器和弯曲强度进行测试试验,得到传感器静态灵敏度为0.92 pm/t、动态灵敏度为1.02 pm/t。试验结果基本满足对扭矩测量的稳定可靠、精度高、抗电磁干扰等要求。

自升式平台升降系统爬升齿轮设计

爬升齿轮作为自升式平台齿轮齿条式升降系统的重要零件,其结构设计的关键是齿轮参数选择和齿形设计。通常选用大模数、小齿数、大压力角和正变位系数等齿轮参数,而齿形设计则需考虑重合度和法向侧隙对爬升齿轮与桩腿齿条正常啮合运行的影响,以满足齿轮齿条连续运行的基本要求。齿形设计完成后采用3种方法对爬升齿轮齿部进行强度分析,并进行了比较说明,指出有限元法可作为大模数齿轮强度校核的有效方法。

超大模数爬升齿轮制造技术研究

作为自升式平台齿轮齿条式升降系统的重要零件,超大模数爬升齿轮制造属于极限加工,制造技术含量高。其中,粗制齿加工、热处理工艺试验和精制齿加工是超大模数爬升齿轮制造的关键技术。采用改进的氧-燃气数控火焰切割技术,对齿面进行粗制齿加工,经调质热处理后锻件的齿面和齿根部位表面硬度均在330 HB以上;为研究调质热处理后爬升齿轮锻件的力学性能,从锻件本体截取试样进行了材料性能试验。结果表明,材料的拉伸性能和冲击功均满足力学性能要求;采用数控铣加工技术,进行了爬升齿轮精制齿加工,使爬升齿轮的齿面粗糙度Ra控制在6.3μm以内,单件爬升齿轮的公法线变动量控制在0.2 mm以内。以上各关键环节的制造工艺和控制措施,确保了爬升齿轮成品质量满足技术要求。

齿条齿距误差对爬升齿轮载荷影响分析

通过动力学仿真软件对爬升齿轮在升降过程中的承载进行分析,研究齿条齿距偏差对爬升齿轮载荷的影响。计算表明,齿条齿距误差对升降系统爬升齿轮承载有明显影响:当齿距误差较小时,齿轮承载波动较小;当齿距误差较大时,齿轮承载波动较大。分析结果可为桩腿齿条齿距公差控制提供依据,同时为升降系统齿轮的承载能力设计提供参考。

40CrNiMo钢爬升齿轮的细化晶粒正回火工艺

本文利用数字式超声波探伤仪等试验手段研究了正回火温度、保温时间对40CrNiMo钢爬升齿轮晶粒度的影响。40CrNiMo钢爬升齿轮正回火时需严格控制正回火温度、保温时间、冷却方式和装炉温度。

大型升船机齿轮齿条爬升装置有限元分析

齿轮齿条爬升装置是影响升船机安全性能的核心部件,在设计过程中对该传动装置的输出齿轮进行强度校核非常必要。借助软件对某大型升船机齿轮齿条爬升装置的输出齿轮在承受最大载荷时进行了有限元计算分析,得到了整体应力分布、弯曲应力及接触应力。相关结论可以为大型升船机齿轮齿条爬升装置的设计和选型提供一定的指导和参考。

万吨海洋作业平台爬升齿轮轴心开裂的原因分析

对用40CrNiMo钢制成的万吨海洋作业平台爬升齿轮轴心开裂的样品进行了观察分析。通过化学成分分析、宏观检验、金相检验、SEM等方法对原因进行了分析。结果表明:原材料钢锭在浇注过程中控制不当是引起万吨海洋作业平台爬升齿轮轴心开裂的主要原因。通过对冶炼浇注工艺的调整和严格控制,使40CrNiMo钢制成的万吨海洋作业平台爬升齿轮超声波探伤均符合了标准要求。

齿轮齿条爬升式升船机驱动系统的电机功率计算方法

齿轮齿条爬升式升船机驱动系统是由4套驱动机构和1套同步轴系统组成的复杂机械系统,其电机驱动功率须满足其中任意一台电机失效时升船机仍能继续运行的条件。目前的文献中尚无相关计算方法,也缺少相关的试验资料,基于此提出了计算电机功率的逆向路径法、功率平衡法和总效率法,并根据机械传动的基本理论,推导了3种方法的计算公式。运用上述3种方法分别对三峡升船机和向家坝升船机驱动系统的电机功率进行了计算。计算结果表明,这3种方法的计算结果较为接近。研究结果表明,通过比较3种方法的适用性、简便性和计算精度,在驱动系统设备布置已确定的情况下应优先采用功率平衡法,而总效率法可在初步设计阶段中使用。

齿轮齿条爬升式与钢丝绳卷扬平衡式垂直升船机的液压控制特点分析

该文重点分析了齿轮齿条爬升式与钢丝绳卷扬平衡式垂直升船机的液压控制特点,阐述了液压传动控制对垂直升船机的重要性。

自升式海洋钻井平台齿轮条爬升与锁紧系统的设计

随着经济的发展以及科学技术的全面提升,自升式海洋钻井平台也实现了快速的发展与进步,并且越来越多的被应用于海洋石油开采作业当中。本文就对自升式海洋钻井平台齿轮条爬升与锁紧系统的设计进行简单分析,来加深人们对于自升式海洋钻井平台运行原理的认识。

自升式海洋钻井平台齿轮条爬升与锁紧系统设计探究

自升式海洋钻井平台齿轮条爬升与锁紧系统是取得海洋中石油的设备装置中的关键组成部分,分析设计自升式海洋钻井平台齿轮齿条的升降装置与锁紧系统在海中作业的功能,在这个基础上根据现有情况对平台进行改善优化。了解齿轮齿条爬升与紧锁系统的基本工作原理、自升式海洋钻井平台设计方向,为目前海中石油资源的拓展方向提供强大的基础机械能力,从而能够在一定程度上提高海洋钻井的效率。

自升式平台齿轮齿条失效判别方法

齿轮齿条的强度是关系整个平台安全性能的一个重要因素,对其进行强度校核非常必要,而对齿轮齿条进行强度分析的关键问题就是确定施加在齿轮齿条上的载荷。通过建立平台整体有限元模型,分析平台爬升齿轮齿条所受载荷,将上述载荷施加在有缺陷的齿轮齿条模型上,计算出齿轮齿条的极限磨蚀或腐蚀量,并将此极限磨蚀或腐蚀量作为判断目标平台齿轮齿条失效的标准。

自升式钻井平台升降设备动态不均衡载荷分析

介绍了自升式海洋钻井平台的关键设备升降系统。分析D SJ300船型和JU 2000型升降系统爬升齿轮的受力载荷情况,在恒转矩控制下平台升降力特性。提出合理设计升降设备布置,降低载荷不均衡的作用,为每个爬升齿条合理配置爬升齿轮。

三峡升船机总体布置设计

三峡升船机布置在左岸,升船机构采用全平衡齿轮爬升式的型式,该型式为国内首次采用。升船机过船规模为3 000 t级,最大提升高度113 m,是目前世界上技术难度和规模最大的升船机。升船机主要作用是作为船闸的补充为客轮提供快速过坝通道。该升船机主要由上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首和下游引航道等组成。对升船机各主要部分的设计进行了介绍。

自升式平台升降装置设计与强度分析

针对我国自升式平台升降装置长期依赖进口的现状,自主设计研发了400 ft及以上作业水深的自升式平台电动齿轮齿条传动升降装置,并对其关键部件爬升齿轮进行了重点设计及强度分析。通过DNV及相关规范与有限元结果对比的方法对升降装置关键部位在风暴自存工况下进行强度校核,并分析其结构强度。根据方案设计生产升降装置样机,并对试验样机并进行载荷试验和疲劳试验。试验结果表明,该装置符合设计和使用要求,从而为自升式平台升降装置设计提供指导与参考。

三峡工程和向家坝水电站升船机船厢室结构设计对比及质量控制难点分析

三峡工程和向家坝水电站升船机船厢室塔柱结构高度分别达到146 m和153 m,属于高耸结构,但又不同于一般的民用高层建筑,其设计标准与风荷载、温度荷载取值、抗震设计、船厢的埋件设计、测量及施工控制精度等都是无规范可循。因此,两个升船机在设计、施工过程克服了较多技术难题,也积累了丰富的建设经验。本文通过两个升船机的设计异同及质量控制措施分析,为将来同类型升船机建设提供有益的借鉴。

三峡升船机地震响应分析

三峡升船机由钢丝绳卷扬式改为齿轮齿条爬升式后,承船厢与主塔塔柱通过齿轮与齿条相互作用。为了分析承船厢在爬升过程中对齿轮齿条爬升式升船机主体结构地震响应的影响,将承船厢竖直方向的升降运动离散成位于不同高度的工况,依据简化模型与三维有限元模型动力特性相等的原则,建立三峡升船机各个工况的等效二维串联多自由度简化力学模型,进行升船机各个工况的地震响应对比分析。结果表明,承船厢位于塔柱下部时对顶部机房结构地震响应的影响很小,承船厢位于塔柱顶部时,机房楼面的位移响应增大趋势显著。进行齿轮齿条爬升式升船机结构抗震设计计算时,若忽略承船厢位于塔柱顶部的影响,会造成低估升船机顶部机房楼面在地震作用下产生的位移,一定程度上降低升船机顶部机房结构抗震设计计算的安全储备。

升船机安全锁定机构的有限元分析

用ANSYS有限元软件 ,建立了某大型齿轮爬升式垂直升船机的长螺母短螺杆安全锁定机构的整体有限元分析模型 ,对各铰孔螺栓联接 ,采用施加接触副的方法进行传力 ,采用增强拉格朗日乘子法 ,得出了各关键部位的综合应力及接触副的接触应力。计算结果表明 。

升船机液气弹簧装置设计与研究

全平衡齿轮齿条爬升式垂直升船机具有在承船厢失衡事故工况下将承船厢锁定的安全功能。液气弹簧装置是船厢在升降工况中将支承由驱动机构开式齿轮-齿条传动副向安全机构旋转螺杆-螺母柱螺纹接触副转换,从而实现船厢超载锁定的关键设备。详细阐述了全平衡齿轮齿条爬升式升船机液气弹簧装置的功能特点、结构组成和工作原理,介绍了液气弹簧极限载荷、液气弹簧油缸最大行程和蓄能器初始容积等设计参数的计算方法,并推导出了液气弹簧载荷位移非线性特性函数的精确表达式和以幂多项式表示的近似表达式。研究表明:在相同的位移下,液气弹簧的作用载荷不大于按线性弹簧计算得出的载荷值,且当蓄能器的气体初始容积取值大于按照等温过程波义耳定律计算的初始容积值时,液气弹簧以及齿轮的极限载荷值略小于对应的按线性刚度计算的液气弹簧以及齿轮的极限载荷设计值。研究成果可供齿轮齿条爬升式升船机设计人员和升船机动力学研究人员参考。

升船机多液压站柔性智能制动技术

全平衡垂直升船机驱动系统载荷的大小和方向具有随机分布的特点,从而形成了发电工况和电动工况2种载荷状态。传统单泵站集中控制安全制动系统采用的是预设制动力矩制动方案,对所有工况采用统一的双阶梯形制动力曲线实施紧急制动,不适合齿轮齿条爬升式升船机驱动系统多液压站分散控制安全制动系统,难以解决该系统发电工况和电动工况紧急制动加速度过大的问题。在总结三峡和向家坝升船机多液压站分散控制安全制动系统设计的基础上,提出了针对不同载荷工况和载荷大小实施不同制动策略的柔性智能制动方案,即在发电工况和轻载电动工况采用速度闭环反馈控制制动,在重载电动工况实施零速制动,从而显著降低了安全制动系统紧急制动加速度,保证了升船机在事故工况下紧急制动的安全性。