多运动模式管道机器人结构设计与运动分析

针对管道机器人运动形式单一的问题,设计了一种具有多种运动模式并能进行切换的轮式管道机器人,给出了管道机器人的总体方案,设计了管道机器人的自适应变径机构、车轮变位机构和转弯机构,建立了管道机器人轮式行走时的运动模型和力学模型,并以此为基础对机器人主体结构进行优化设计。     

支承轮式管道机器人变径机构动力学分析

介绍了4种支承轮式管道机器人变径方案的工作原理,比较分析得出丝杠螺母副变径机构具有更高的驱动效率。在此基础上,基于虚功原理分析了丝杠螺母—支承杆变径机构的驱动特性,并应用多体动力学仿真软件ADAMS对其进行了动力学仿真验证,结果显示丝杠螺母—支承杆变径机构具有更高的驱动效率和更强的管径适应能力,并给出了其驱动电动机随管径变化的一般动力学特性,为支承轮式管道机器人推广应用奠定了基础。     

基于ADAMS的管道机器人变径机构优化设计

为提高支撑轮式管道机器人驱动效率、改善其性能,对管道机器人变径机构进行了优化设计。通过变径原理阐述及动力学分析,建立机构优化数学模型。基于ADAMS参数化建模和优化设计功能,以高灵敏度设计参数为优化变量,考虑机构几何学、运动学及动力学约束条件,以变径过程驱动电机转矩最小为目标对其展开优化设计。优化后电机最大输出转矩较优化前减小45.2%,优化效果明显,为管道机器人设计提供了参考。     

多节式螺旋双驱动可变径管道机器人设计及其运动分析

为了提高驱动能力和管道通过性,增大变径范围,创新性地设计了一种基于螺旋驱动原理的多节式螺旋双驱动可变径管道机器人结构,以方便实现直径为250～300 mm的管道的探查功能。该机器人由2个螺旋驱动单元和1个中间支撑单元构成,通过刚柔混合变径机构来适应具有50 mm直径变化的管道。在机械系统详细设计及驱动电机初步选型的基础上,着重分析了机器人通过垂直管道的动力学问题,并通过建立虚拟样机模型,对理论分析结果及电机驱动力矩进行了验证。结果表明,该机器人具有优良的管道通过性,为同类型管道机器人的研发提供了技术支持。     

差动式自适应管道机器人的设计与运动分析研究

针对管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用单电机进行驱动并具有自主差动特性和自适应变径特性的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,从理论上推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机器人在管内的运动位姿模型,并研究了机器人在不同位姿条件下的模型中各个变量之间的对应关系。分别建立了管道机器人在弯管和变径管中运行的虚拟样机模型,最后通过仿真实验对管道机器人的自主差动特性和自适应变径特性进行了验证。研究结果表明,管道机器人可以无干涉地通过弯管,在变径管中运行时也能有效地实现自主变径,并展现出了良好的驱动性能。     

支撑轮式石油管道机器人整体设计

石油管道距离远、穿山越岭、跨越河谷,人力检测管道比较困难,管道机器人能够代替人类解决这个难题。由于工业生产中的石油管道存在直径变化、弯管道以及焊接焊缝凸起等现象,需要机器人具有足够的越障能力以及通过弯曲管道的能力。该文针对这些问题设计了一款能够主动自适应管径变化的支撑轮式管道机器人,根据输油管道工况确定了机器人行走车的性能指标和行走方式,通过整体方案的确定、驱动方式的选择、供电方式和通讯方式的选择、变径机构的设计、各部件的三维实体建模及装配等环节的设计,为石油管道检测机器人提供了一种新方案。通过ADAMS仿真软件对该款管道机器人的变径范围及管道中的运行情况仿真,根据仿真曲线分析:该款机器人可以达到变径和通过弯道的要求,能满足设计的性能指标。     

支撑式油气管道机器人机构牵引设计与仿真研究

本文对应用于直径为φ600mm～φ700mm油气管道机器人进行机构设计及运动控制研究。首先,通过分析现有管道机器人的工作原理,依据课题技术指标,设计了支撑式自适应管道的机器人结构,并详细介绍了其变径和传动原理。其次,建立了管道机器人在管道空间的运动学方程,分析了机器人姿态偏转问题,列出了机器人静力学平衡方程,对机器人通过管道时各行进轮的速度进行分析。再次,采用ADAMS的参数化建模及二次非线性规划算法优化机器人的变径机构,通过对比传动方案,优化了传动机构;借助虚拟样机技术,对机器人的变径范围、行进速度及牵引力进行仿真分析,得到机器人的变径范围可达到φ600～φ700mm,行进轮速度可达到1.196m/min,牵引力为109.0N,验证了设计的合理性。     

小口径管道自适应内检测机器人研究

小口径管道在船舶、石油化工等工业领域具有广泛应用,其内部状态对设备的安全运行具有重要影响,管道自适应内检测机器人是对管道内部状态检测的有效方法.通过Solidworks建立轮式管道内检机器人仿真模型,对其适应管径变化及转弯的能力进行分析.通过ADAMS方法对内检机器人进行模拟计算,依据实际工况进行条件约束,对机器人的爬行运动学及动力学进行仿真分析.结果 表明,所设计小口径管道内检测机器人具有一定范围的管道变径及转弯自适应能力,可适应95mm到105mm之间的管道直径变化,可顺利通过的管道最小转弯半径为200mm;在给定速度与预紧力的情况下,轮子与管壁间的力随着管径变小而增加.     

燃气管道机器人变径机构设计及动力学分析

燃气管道机器人作为一种集铺设、检测、修复为一体的设备在管道工程领域应用的愈来愈广泛。为了适应不同的管道直径,管道机器人需要设计合理的变径机构。首先设计了两种管道机器人的变径机构,分别对其进行动力学分析,在同等条件下所需理论电机转矩大小比较结构优劣。最后利用ADAMS动力学分析软件进行仿真模拟与动力学分析,设计了更为合理的变径机构,有利于节省成本,同时对于机器人的轻量化研究有重要意义,为管道机器人设计提供了参考。     

差动式自适应管道机器人的驱动特性研究

为解决管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用一个电机进行驱动并具备差动能力和自适应变径能力的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,理论推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机体管内运动模型,并分析了机体在不同位姿条件下,模型中各轮的运动参数变化情况。建立机器人在组合管中运动的虚拟样机模型,通过仿真实验对机体的差动特性进行了验证,结果表明机器人可以无干涉过弯,并展现出了良好的驱动性能。     

A级管道及用于A级管道的阀门

介绍了A级管道和A级管道阀门的定义及A级管道阀门检验的规定。     

输送天然气用球阀及油品管路用平板闸阀

叙述了输送天然气管路用球阀和输送油品管路用平板闸阀的设计和制造标准、材料及结构特点。     

管道的最终控制是阀门

在介绍阀门特性的基础上,对阀门选择的原则、依据和步骤等都予以详细地描述.     

长输管线SCADA系统的应用设计

本文针对长输管道SCADA系统设计存在的问题,研究长输管道SCADA系统的应用设计方法,并将研究成果应用于阿拉山口一独山子输油管线,实际应用结果表明本文给出SCADA系统配置和通讯方式更适合于长输管道,具有独具特点．     

管道类连续系统可靠性建模与应用

以管道-典型的连续系统失效概率估计为背景,通过最小次序统计量推导出Weibull尺寸效应,建立了考虑尺寸效应的管道类连续系统可靠性模型,同时能反映共因失效的影响,并分析了尺寸效应对连续系统可靠度的影响,最后对大连续系统的失效概率进行了估算.建立的模型可以应用于管道、钢缆等连续系统的可靠性设计与可靠性计算.     

输油管布置的数学模型

本模型首先深入分析了组合优化的特点,然后针对题目中共用管线和非管用管线费用不同状况的特点,就题目中提出的几个问题分别设计了不同的算法,通过不同的算法的优劣比较,从不同角度解决了输油管的布置问题。同时本模型也利用了偏导数原理和求解方法,对于题目中所给大量数据进行科学处理和计算,并且借助计算机搜索和运算,快速简便,便于操作使用。     

注油系统用调节阀

注油管路系统，特别是多分支的泵送管路系统，一方面管路结构形式多样，另一方面工作状态多变，因此，在系统工作中均需对工况进行调节与控制。本文针对其工况变化的情况，研究系统的调节控制方法，介绍几种成功用于该类系统控制的压力调节阀。     

埋地管道轴向振动分析

将埋地管道的轴向振动偏微分方程转化为动力学方程的基本形式,将地震激励按照随机波输入到运动方程中.利用弹性时程分析法,对管道单元进行动力时程分析并编制程序,得到管道中点的轴向位移响应和加速度响应.考虑了土参数、管道参数、地震动参数等因素对管道响应的影响,得到土的特性对管道的位移响应和加速度响应有一定的影响,随着土质由软变硬,管道的位移响应越小.     

一种管道机器人爬行机构的工作原理

提出了一种管道机器人爬行机构,以西气东输的管道参数为背景,对连杆机构在管道爬行的原理进行了详细的阐述.该爬行机构以简单的曲柄滑块机构和平行四边形机构为基础,经过简单的变异、组合,实现了机构在管道中的前行和换向,并具有很好的自锁和变径功能.结果表明,该机构具有很好的应用前景.