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《哈尔滨工程大学》 2010年
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弹性导轨式管道环焊缝扫查器研究

郭瑞  
【摘要】:近年来,随着油气管线大力建设,管线环焊缝扫查器需求量日益增加,同时,伴随着自动超声检测(AUT)设备研究的深入,其可靠性已经逐步得到公认,正在逐步替代射线探伤仪成为管道焊缝探伤的主要装备。目前,国内AUT设备长期依赖进口,这使得国家的重大能源工程项目受到了很大的制约。因此,本文以国家863项目“深水海管水下回接技术及AUT检验设备国产化技术研究”为背景,对管道环焊缝自动超声检测机械扫查装置进行设计研究。论文主要完成如下工作: 通过对国内外焊缝检测装置的深入研究,设计了扫查器的机械本体和控制系统方案。机械本体由弹性导轨、机械载体、探头调整机构、附加部分组成。建立机械装置的静力学模型,推导机械装置处任意位置时惰轮载荷公式及驱动力矩载荷公式,为以后分析设计夹紧机构和驱动机构提供了设计依据。 文中对扫查装置的一些关键部件进行了分析与设计。在夹紧、驱动方案上,通过分析研究圆弧包络线惰轮和渐开线包络线惰轮,设计了有利于夹紧导轨的圆弧包络线惰轮。基于脱轨准则和有限元接触分析对惰轮与弹性导轨进行脱轨分析。利用ANSYS软件,对类齿驱动轮和类齿条导轨的摩擦驱动方案进行齿轮齿条接触分析和平面与弧面的接触分析,并与传统经验设计进行了对比,得到了有利于工程设计的技术参数。 基于单片机AT89C51设计了机械装置周向驱动的速度伺服控制系统和通讯方案。对周向驱动的速度伺服系统进行数学建模,对其进行仿真实验,在速度闭环控制系统下,验证速度输出准确性、稳定性及动态响应特性。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG441.7

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