压力平衡式水下开孔机液压控制系统的设计

在高压管道上进行带压开孔作业时,管道内的高压液体作用在开孔机主轴下端,产生了很大的轴向阻力.笔者设计的压力平衡式开孔机能将主轴下端的液体压力作为控制信号,推动液控换向阀换向,将液压系统中的高压液体引入到开孔机主轴的上端,使开孔机主轴两端的作用力相互平衡,解决了开孔机主轴上轴向阻力过大的问题.     

海底油气管道水下开孔机的设计

为解决海底油气管道的维修问题，设计了海底管道水下开孔机。该开孔机主要由中心钻、筒形刀、密封箱、主传动箱、钻杆总成、机壳、进给箱、计数器和液压马达等组成。中心钻起切削定心作用，其上设有一U形夹。筒形刀是开孔机的切削元件，装于钻杆下端，与钻杆一起转动和移动。密封箱内部设计了多道O形橡胶密封圈，防止管道内压力油气上窜。进给箱位于机器的头部，内装传动齿轮、计数齿轮和差速器等。计数器装置于差速器输出轴端部，用于准确指示钻杆进尺。介绍了开孔机的工作原理，给出了动力机的选型计算方法，并对液压传动系统做了计算分析。     

深水铺管船储缆绞车排缆器受力和运动分析

排缆器是储缆绞车中的重要部件,引导钢缆整齐有序地排列在储缆绞车卷筒上,主要由螺杆、牵绳器和承重梁等组成。储缆卷筒与排缆器的螺杆通过链传动装置实现同步转动,螺杆为双向螺纹,导程为钢缆直径。牵绳器由小滚轮、滑轮挡板、滑轮和滑块螺母组成,通过小滚轮安装在承重梁上。双向螺杆的转动使滑块螺母带着牵绳器沿螺杆轴线左右移动,引导钢缆排绳。为避免螺杆承受过大压力而发生弯曲变形,对承重梁进行了受力和有限元分析,通过计算其强度和刚度均满足要求。     

用于深水海管铺设的双滚筒绞车设计研究

针对大牵引力的收放绞车国内相关研究文献很少的现状,开展了双滚筒牵引绞车的设计研究。设计的收放绞车最大牵引力4 000 kN,储缆绞车容绳量3 500 m,结构采用牵引绞车外加1个储缆绞车的形式。双滚筒绞车的2个滚筒均为动力滚筒,共由8台电动机驱动,借助钢丝绳与滚筒绳槽之间的摩擦来传递运动和动力。有限元强度分析表明,绞车滚筒和机架设计合理,其强度可满足牵引4 000 kN载荷的要求,保证了使用的可靠性和安全性。     

单牙轮钻头在齿面工作分析

根据单牙轮钻头的运动规律，首次提出了单牙轮钻头布齿面上存在牙齿与井底的永远接触区、轮换接触区和永不接触区，并从理论上对此三者作了准确的划分。在此基础上分别研究了各区牙齿在井底的工作区域，并讨论了单牙轮钻头的保径问题，提出了一级和二级保径方案。     

海底管道封堵器直线送进机构的设计

在干式舱内进行海底管道维修时,舱内必须充入一定压力的气体以排除舱内海水。为防止气体进入管道内,在干式舱就位前必须对管道进行有效封堵。新设计的海底管道封堵器直线送进机构可将直径大于待封堵管道内直径的封堵器从管道的切口(完全切开)直线送进管道内。该送进机构主要由支撑臂、双作用伸缩式液压缸、筒体和卡瓦组成。卡瓦用于将整个机构卡装在管道上,封堵器装在筒体内,双作用伸缩式液压缸完成将封堵器送进待封堵管道的动作。最后对送进推力等关键参数进行了设计计算。     

单牙轮钻头传动比测试与分析

单牙轮钻头的牙轮转速与钻头转速之比（传动比）是研究和设计钻头的重要参数。笔者在钻头试验台架上测试了单牙轮钻头的传动比。为了解不同轴倾角β对传动比的影响，分别设计了具有１５°、３０°和４５°轴倾角的牙爪，并作了测试与分析，获得了单牙轮钻头传动比的一些规律。由实验获知，轴倾角β和岩石性质等对传动比均有影响，还证实了单牙轮钻头传动比ｉ始终小于１，此特点为研制与井下动力钻具相匹配的钻头提供了新的途径。     

球形单牙轮钻头井底凿岩轨迹

针对球形单牙轮钻头的结构和运动特点，建立复合圆柱坐标系统，并完整地给出这种钻头的几何学和运动学基本方程。在此基础上以模形齿为对象研究了单牙轮钻头井底凿岩轨迹的形成，并建立了井底轨迹图仿真软件。应用仿真软件得出钻头不同的几何参数、运动参数及不同齿面结构凿岩的井底轨迹图。通过与一只实际钻头凿岩模式相比，所得理论井底轨迹图与实际钻头凿岩井底模式非常吻合。     

水下开孔机进尺计数装置研究

钻杆轴向进给由钻杆和丝杆相对转动产生，为实现钻杆进给和进尺计数，开孔机头部设置了进给箱，进给箱由定轴轮系和圆锥齿轮差速器组成。定轴轮系一方面将来自于传动箱的运动和动力传给钻杆和丝杆，另一方面又将钻杆和丝杆的运动传给圆锥齿轮差速器，然后通过一个专门设计的计数器，则可计算出钻杆轴向进给的进尺。通过变换计数器上的计数方式，可实现自动进给计数和手动快速下降（或上升）计数，并可得到总进尺计数。     

用于深水海管铺设的储缆绞车设计研究

储缆绞车与双滚筒摩擦绞车一起构成大型收放绞车,用于深水或超深水铺管船上的收弃管作业。储缆绞车主要起容绳作用,由电机、减速器、齿轮传动装置、储缆滚筒、链传动装置、排缆器、机架等组成。根据设计要求,选择了电动机和减速器,设计了齿轮传动和链传动,并对储缆滚筒和排缆器进行了结构设计和相应的强度计算。设计的储缆绞车可作为3 000 m水深铺管船的铺管设备,可储直径φ116 mm的钢缆3 500 m以上。