本文關(guān)鍵詞：水下沖擊破碎懸浮平臺(tái)液壓控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：在近海開(kāi)發(fā)以及河道工程中,需要一種可以在水下作業(yè)的沖擊破碎裝備,用于水下鑿巖、破拆、鉆孔、破碎作業(yè)等。以往的此類作業(yè)是由加裝于水面平臺(tái)上的沖擊破碎設(shè)備來(lái)完成,不僅容易受到水面環(huán)境的影響,而且還容易受到水面平臺(tái)結(jié)構(gòu)以及沖擊破碎設(shè)備尺寸限制,在較深水域作業(yè)時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本文創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了一種可以在水下沖擊破碎的懸浮作業(yè)平臺(tái),該平臺(tái)基于浮力變化可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的上浮與下潛以及姿態(tài)調(diào)整,以液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)作為浮力調(diào)整手段達(dá)到運(yùn)動(dòng)控制的目的,懸浮平臺(tái)中配置了液壓沖擊破碎錘用于完成水下沖擊破碎工作。論文研究中,根據(jù)平臺(tái)功能要求,設(shè)計(jì)了平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及尺寸,并在ANSYS系統(tǒng)中針對(duì)懸浮破碎平臺(tái)在水下五十米工作時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行了分析,并根據(jù)計(jì)算得到的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加強(qiáng)和優(yōu)化。根據(jù)水下懸浮平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作要求及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),利用液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論,設(shè)計(jì)了液壓控制系統(tǒng),并完成了主要液壓元件選型。針對(duì)懸浮平臺(tái)基于浮力調(diào)整的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),本文研究中分析了包括重力、浮力、水動(dòng)力在內(nèi)的沖擊破碎懸浮平臺(tái)垂向的受力狀態(tài),并建立了平臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程。基于垂向動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果,設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)深度控制方法,以PD方法實(shí)現(xiàn)外環(huán)深度控制,以PID方法完成內(nèi)環(huán)的非對(duì)稱液壓缸控制,并在AMESim中搭建了深度控制模型,經(jīng)過(guò)仿真結(jié)果分析,深度控制達(dá)到預(yù)定效果,無(wú)觸底和冒沖現(xiàn)象。由于作業(yè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)限制以及作業(yè)要求,懸浮平臺(tái)需要調(diào)整自身姿態(tài)來(lái)適應(yīng)作業(yè)需要。研究中根據(jù)矩陣變換理論及彎矩合成理論,提出了姿態(tài)調(diào)整的控制方法,建立了針對(duì)姿態(tài)調(diào)整的AMESim模型。在仿真研究基礎(chǔ)上分析得出了方位角和彎矩控制角與懸浮平臺(tái)傾斜角度之間的關(guān)系。最后,研究設(shè)計(jì)了滿足水下沖擊破碎需求的YYG100A液壓沖擊破碎錘。根據(jù)鍵圖-狀態(tài)向量法建立了新型液壓沖擊破碎錘的功率鍵合圖,并推導(dǎo)出狀態(tài)向量方程。同樣也在AMESim系統(tǒng)中搭建了該型液壓沖擊破碎錘的仿真模型,通過(guò)仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)值對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性。進(jìn)一步分析了流量、氮?dú)馐页錃鈮毫Α⒏邏盒钅芷鞒醭鋲毫统跏既莘e、行程反饋控制孔位置等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)液壓沖擊破碎錘工作性能的影響。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH137

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