液控智能完井井下湿式对接工具的设计研究

智能完井系统发生井下设备故障时,为实现无需将井下设备全部提出即可检修等目的,设计一种液控智能完井井下湿式对接工具。该工具可在油井内将地面液控管线与井下液控管线实现对接和分离,且在对接时能够保证地面和井下液控管线稳定导通,在分离时可实现分离的两部分液控管线各自密封。工具采用卡爪结构提供对接锁紧力,并对卡爪的锁紧力进行推导计算,得到结构不同设计参数下的锁紧力。最后通过有限元仿真对卡爪进行强度校核,并根据结果确定卡爪的设计参数。经过设计分析,该工具满足井下使用要求,为智能完井系统检修提供新的解决方案。     

深水连接器锁紧机构的设计及仿真

深水连接器是连接海底管道的重要工具,而锁紧机构是连接器的重要组成部分,我国深水锁紧技术还处于空白阶段。通过对设计过程中的难点进行分析和总结,形成了锁紧机构的设计方案,并对关键技术和难点做了归纳和总结。连接器锁紧机构可以在1500m水深、油气压力为5000psi条件下实现对6英寸管道锁紧和解锁的功能。通过ADAMS和Abaqus对其进行了运动学仿真和复杂工况下的强度分析,得出锁紧机构的所能承受的最大弯矩、扭矩和拉压力,并通过运动学仿真验证了锁紧和解锁过程中无阻滞现象,进一步验证设计的合理性,为其液压系统设计及样机的研制提供了理论依据。     

水下连接器卡爪工装研制与应用

水下连接器是深海水下生产系统的关键设备,为保障水下产品使用可靠性,卡爪采用了高强度材料,设计有复杂的结构,筒形毛坯尺寸多、质量大但基准面小,整体定位及分度加工困难。文中针对卡爪的加工难点,通过研究其结构特点,制定了工艺方案,进行了工装研制。把筒形工件刚性装夹改进为滚珠滚动支撑,并通过设置相对固定又能分度的承载、扶正机构,可进行加工中微调又相对夹紧,满足了水下连接器卡爪的加工,并研究了应用该工装实现自动化制造的方案,为类似结构工件的加工制造提供借鉴。     

卡爪专用增力扳手设计

目前,重载卡爪缺少专用的增力扳手锁紧重载卡爪夹紧零件,使用普通的扳手锁紧重载卡爪,劳动强度大、效率低,为此,我们设计了一套卡爪专用增力扳手。     

双工件台宏微交接系统设计及实验

为了减少光刻机双工件台换台的时间,保证宏动系统与微动台的可靠连接,设计了一种双工件台快速宏微交接系统。基于柔性杠杆机构设计系统的快速抓卡装置以保证结构的紧凑性,并对其锁紧力进行了分析;设计的抓卡装置中的柔性机构包括柔性杠杆及下夹板回复单元,采用有限元方法对其进行了分析。设计了快速抓卡装置的充放气回路;为了保证抓卡装置锁紧时的速度和安全性,气动系统可实现抓卡装置锁紧的3个动态过程,从而完成抓紧装置的缓冲锁紧。最后,搭建了抓卡装置下夹板运动测量实验平台和锁紧力测量实验平台。实验结果表明:抓卡装置下夹板的运动行程大于2 mm,能够保证宏动系统和微动台交接过程的安全性。抓卡装置的开启时间为350 ms,快速缓冲锁紧时间为850ms,可承载的X向驱动力大于700N。该系统满足双工件台工作及换台过程对可靠性和快速性的要求。     

基于有限元的钢爪摩擦焊机床身结构设计及优化研究

针对钢爪摩擦焊机床身结构设计的合理性及静、动态性能较差的问题,在钢爪摩擦焊机满足焊接工艺要求的基本条件下,设计出了钢爪摩擦焊机床身。在对床身结构进行了有限元分析的基础上,以壁板及肋板厚度作为设计变量,以静态特性为目标参数,对壁厚、肋板厚度等设计参数进行了灵敏度分析,得到了各参数对静态特性的影响趋势,根据灵敏度分析结果对初步设计的床身各项设计参数进行了改进;最终得到了改进后的钢爪摩擦焊机床身,并对其进行了有限元分析。研究结果表明:优化后钢爪摩擦焊机床身的静、动态性能都有一定程度的改善,并且其质量也有所降低。     

直面四爪卡盘的设计与分析

单晶硅是一种硬而脆的材料,生长完成后呈圆棒状,经加工后呈方形,用于太阳能电池的制作。切片是单晶硅片制备中的重要工序之一,为满足方形单晶硅机械加工装夹与定位的要求,在原四爪自定心卡盘的基础上改进了卡爪的结构。为了使卡爪与工件有一定的接触面积,确保夹持可靠,同时保证工件的定位精度,将卡爪设计为直面宽卡爪结构,并将滑座和直面卡爪设计为通过螺钉连接的分离结构,而非通用的整体爪。利用UG_CAE模块对滑座与直面卡爪进行有限元分析,其结构满足使用要求。     

深水水平连接器的液压系统设计

该研究以设计适用于深水环境并能满足水平连接器工作需求的液压系统为目的,采用双干路差动式液压设计的方法,着重介绍了深水水平连接器的工作原理及其主要零部件的组成、液压系统的控制流程和原理图,并借助液压仿真软件AMESim对所设计的液压系统进行了功能性仿真,证明了该液压系统应用于深水水平连接器的可行性。     

新型水下管道连接器的设计研究

针对水下管道连接的可靠性、实用性、高效性要求,设计了一种深水水下管道连接器,它具备水下对接自动对中能力,可以依靠远程液压控制进行连接器的锁紧与解锁,能有限调节对接的预紧力,可依靠金属密封钢圈水下更换工具更换金属密封钢圈。     

传统矿用隔爆型高压电缆连接器的改进

以LBG1-200/6矿用隔爆型高压电缆连接器为代表,分析了传统矿用隔爆型高压电缆连接器的特点、使用范围和适用条件,在此基础上分析了传统高压电缆的几种连接方式的优缺点,发现需要对其连接部位的卡爪进行改进,使之连接操作更方便快捷、节约时间和维修成本。改进后的防爆高压开关卡爪装置减少了工人的劳作强度,具有结构简单、设计合理、连接处很稳定、安全性高等优点,具有极大的推广价值。