系泊链全环磁粉自动检测装置设计

摘要

系泊链条作为钻井平台等水上作业物固定连接的主要部件,对其可靠性提出了非常高的要求,制造后的系泊链需要进行磁粉检测。现阶段系泊链的磁粉检测完全由工人手工完成,不仅人力消耗大,而且检测覆盖精度完全无法保证。为了改变该现状,本文研制了一套填补国内空白的能够实现系泊链全环磁粉自动检测的装置,提出了解决该问题的整体方案并对装置的各部分机构进行了详细设计。研究内容主要包括:1.通过计算分析得到,磁粉检测过程中反差增强剂喷涂工艺在现阶段无法实现自动化完成,因此仍保留人工参与。对于装置的主体部分,即利用磁轭探头单次有限的检测覆盖区域对整条系泊链条表面进行全环覆盖检测,通过详细分析课题的具体功能要求,创造性的提出了一套多自由度系统的解决方案。通过UG模型和二维分析模拟,验证了该套方案对于系泊链条表面全环磁粉检测的可靠性;2.对系泊链全环磁粉自动检测装置中磁轭探头所需要的各项自由度的实现机构进行了详细设计。设计内容包括各项机构实现的详细方案,设计参数的计算,外购件的确定选型,加工件的设计,UG建模装配等。在各项自由度机构设计建模完成的基础上,装配得到了系泊链全环磁粉自动检测装置的整体模型;3.针对装置中横向大跨度垂直扫描机构,运用ABAQUS有限元分析软件,按照建立几何模型、划分网格、定义材料属性、施加载荷和设置边界条件的步骤,检核了机构系统的静态强度刚度和动态特性。结果表明:垂直扫描机构静态强度刚度可靠;驱动脉动频率远离主要激振频率,结构具有良好的动态特性。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 课题的来源

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要内容

1.5 本章小结

第二章 磁粉自动检测机构系统方案设计

2.1 磁粉检测功能要求分析

2.2 磁粉检测自动化过程分解

2.3 磁粉检测系统方案拟定

2.4 磁粉检测系统方案模拟

2.4.1 UG 模型模拟

2.4.2 二维分析模拟

2.5 本章小结

第三章 磁粉自动检测机构系统结构设计

3.1 垂直扫描机构

3.1.1 详细方案设计

3.1.2 设计参数计算

3.1.3 外购件选型

3.1.4 UG 建模

3.2 圆周回转机构

3.2.1 详细方案设计

3.2.3 外购件选型

3.3 切向直线运动机构

3.3.1 详细方案设计

3.3.2 外购件选型

3.4 径向直线运动机构

3.5 磁轭探头自适应机构

3.6 整体装配

3.7 本章小结

第四章 磁粉自动检测装置可靠性分析

4.1 有限元软件简介

4.2 有限元分析建模

4.2.1 建立几何模型

4.2.2 划分网格

4.2.3 定义材料属性

4.2.4 施加载荷和设置边界条件

4.3 静态强度刚度校核

4.4 动态特性校核

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已录用论文和成果