海底犁式挖溝機動力學分析與結構優(yōu)化設計.pdf

1、世界石油能源供應日趨緊張，海洋油氣開發(fā)廣受重視，海底犁式挖溝機作為一種水下開溝設備，廣泛應用于海底管道保護的溝渠施工作業(yè)。本論文選題源自中海油“硬質土挖溝技術與裝備研究”項目，旨在研究海底犁式挖溝機的動態(tài)作業(yè)特性，同時對其關鍵部件進行結構分析與優(yōu)化。現根據課題進展，敘述本文主要研究內容：
　　 本文概述了海底犁式挖溝機的發(fā)展歷史及現狀。根據犁式挖溝機的工作原理及作業(yè)程序，確定了其機械系統(tǒng)方案及其子系統(tǒng)構成，然后利用SOLIDWO

2、RKS軟件進行三維建模；同時根據存在的問題，提出了一種具有減震及鎖死保護功能的新型抱管裝置；利用機構分析與綜合理論，對行走機構、轉向機構、犁開合機構及抱管裝置進行了運動學建模，為后續(xù)整機動力學分析奠定基礎。
　　 本文討論了基于庫倫被動土壓力理論的犁-土壤力學相互作用數學模型，并建立了挖溝機的整機受力模型。同時，依據拉格朗日方法建立了簡化的海底犁式挖溝機動力學方程。根據以上力學模型及ADAMS相關理論，建立了挖溝機的虛擬樣機模型

3、，并通過樣機陸上試驗數據驗證了模型的正確性。
　　 本文重點研究了海底犁式挖溝機的動態(tài)作業(yè)特性，主要包括其挖溝作業(yè)性能、轉向性能及犁開合性能研究。挖溝作業(yè)著重討論了在直線挖溝時，海底地面為水平路面、縱傾路面、側傾路面及水平沖擊載荷等工況下，海底犁式挖溝機的挖溝作業(yè)動態(tài)性能。轉向性能仿真試驗則探討了在拖船轉向及轉向機構微調兩種情況下挖溝機的轉向性能。通過樣機的輔助犁開合試驗及自行犁開合試驗研究了犁開合作業(yè)程序的可行性。