深水金刚石绳锯机设计及串珠绳寿命预测研究.doc

深水金刚石绳锯机设计及串珠绳寿命预测研究自上世纪60年代以来,我国海洋油气资源开发技术从空白到日臻成熟,至今我国在近海海域油气资源开采技术方面拥有较完善的自主知识产权,但是在环境更为复杂恶劣的深海海域油气资源开采技术仍然比较欠缺。近年来,东南亚的一些国家借助西方先进海洋技术在我国南海海洋经济专属区不断掠夺海洋资源,我国在深海海域海洋资源开发技术方面形成完善独立的知识产权有着迫切的需求。本文在水下金刚石绳锯机原理实验样机以及浅海域工程样机的基础上,设计一种适用于深水域作业的深水金刚石绳锯机,进行金刚石磨粒磨削钢件的磨削机理分析,并对烧结式金刚石串珠绳切割钢件的寿命预测进行研究。论文首先对国内外水下金刚石绳锯机及金刚石串珠绳相关技术发展研究现状进行分析,了解金刚石串珠表面形貌研究动态,明确水下金刚石绳锯机工作原理、作业环境以及特点,并在此基础上完成一种适用于500米以浅水域作业的深水金刚石绳锯机。建立单金刚石磨粒切削的物理模型,进行受力分析,并确定单磨粒切削过程的力学模型,并基于ANSYS内嵌的APDL语言参数化建模建立与实际磨粒形状尺寸特征相同的磨粒模型,在此基础上基完成单金刚石磨粒切削钢件仿真,分析线速度和切削深度对切削过程的影响。通过建立金刚石串珠切向进给时磨粒运动轨迹的理论模型,获得在切削过程中磨粒在绝对坐标系下的位置,并推导串珠绳在张紧力作用下发生自转的旋转角,通过仿真研究确定串珠绳循环切割时的单个串珠上磨粒运动轨迹。深入分析金刚石串珠绳切削钢件的失效形式,明确影响串珠绳寿命的主要因素,确定串珠绳寿命预测的理论计算方法,利用磨粒疲劳极限寿命计算法预测串珠绳近似寿命以及通过计算金刚石和基体磨耗磨损预测串珠绳寿命,并进行比较,最后提出提高串珠绳寿命的方法。