自升式海洋平臺升降傳動系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著陸地石油開采的枯竭，進入海洋開采成為主流，目前主要在150米水深以內(nèi)范圍，而自升式海洋平臺以其獨特的優(yōu)勢在近海油氣勘探開采中居主力軍地位。升降傳動系統(tǒng)在自升式平臺中占據(jù)不可替代的關(guān)鍵地位，它的性能直接影響工程船舶在使用過程中的優(yōu)劣，甚至影響到平臺的作業(yè)和可變載荷。目前國內(nèi)外的自升式平臺升降傳動系統(tǒng)主要由國外廠家所生產(chǎn)，因此對自升式平臺升降傳動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究顯得尤為重要。本文以某300ft自升式海洋平臺升降傳動系統(tǒng)為研究對象，指出其

2、減速器設(shè)計結(jié)構(gòu)不足之處，并對其結(jié)構(gòu)進行改進，利用動力學(xué)理論研究混合式齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)，然后通過解析法和數(shù)值計算方法分析超大模數(shù)齒輪齒條強度及其承載能力影響因素，最后為驗證前述計算方法的正確性，本文構(gòu)建了300ft自升降傳動系統(tǒng)齒輪齒條實驗研究平臺，對超大模數(shù)齒輪齒條齒根部位應(yīng)力值進行了實測。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過分析自升式平臺混合式行星齒輪傳動系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)形式，指出其不足之處，將其結(jié)構(gòu)改進為一種差動式行星齒輪傳動

3、結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)單輸入雙輸出，并根據(jù)設(shè)計要求，給出平行軸系和差速級齒輪的主要參數(shù)，建立平行軸輪系和差速級齒輪三維模型。⑵綜合考慮時變嚙合剛度、嚙合誤差、嚙合阻尼、支撐剛度和阻尼等，根據(jù)集中參數(shù)法建立自升式平臺升降裝置齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型，利用牛頓第二定律建立其動力學(xué)微分方程，并給出計算動力學(xué)微分方程時，相關(guān)參數(shù)的計算方法，其中主要給出超大模數(shù)齒輪齒條的嚙合剛度計算方法。在恒載激勵下，利用MATLAB求解動力學(xué)微分方程得到各級齒輪的振動位

4、移響應(yīng)。⑶首先以材料力學(xué)為理論基礎(chǔ)，給出超大模數(shù)齒輪齒根危險截面應(yīng)力不同計算方法，然后采用數(shù)值計算方法對大模數(shù)齒輪齒條進行動、靜態(tài)特性研究，得到齒輪齒條嚙合過程中應(yīng)力的變化規(guī)律，將分析得到彎曲應(yīng)力值與解析法計算結(jié)果比較，驗證其準(zhǔn)確性，最后對比考慮連接軸和不考慮連接軸得到的計算結(jié)果，說明連接軸對齒根彎曲應(yīng)力的影響。⑷建立自升式平臺升降系統(tǒng)齒輪傳動實驗臺，在其升降過程中采集大模數(shù)齒輪齒條齒根部位應(yīng)變、應(yīng)力及齒條振動加速度，得到大模數(shù)齒輪齒條