隔水管横焊缝自动对中装置底座的设计[毕业论文+图纸]

机械设计毕业论文：隔水管横焊缝自动对中装置底座的设计含论文，CAD图纸

隔水管横焊缝自动对中装置底座的设计[毕业论文+图纸]

摘要

随着科学技术的发展，自动化技术的运用越来越广泛，已经渗入生产生活的大部分过程。

快速接头隔水管系列产品，是南海西部石油合众近海建设公司为海洋石油田打井作业配套的专用产品。分析了该公司新型产品（包括＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13　3/8系列）的生产工艺、处理过程及生产效率后，设计出一套以V型装置为主包括导轨、驱动轮、链传动、减速器、电动机、联轴器、轴、轴承、键、弹性挡圈及滚动轮等零部件的装置,并完成相关选材及相应的力学校核，用以实现两根需要正对焊接的隔水管自动对中，并在对中点焊后同步转动以完成进一步的焊接。

关键词 隔水管;自动对中;V型装置。

Abstract

Along with the science and technology development, the automated technology utilization is more and more widespread, already permeated the production life the majority of processes.

The fast attachment marine riser series product, is United offshore construction Co. CONHW to hit the well work necessary special-purpose product for the sea oil field. Has analyzed this company new product (after *SR-30, SR-24, SR-20, *SR-16, the SR-13 3/8 series) the production craft, the treating processes and the production efficiency, design a set primarily to include the guide rail, the driving gear, the chain drive, the reduction gear, the electric motor, the shaft coupling, the axis, the bearing, the key, the circlip by V installment and roll spare part and so on drive wheel installments,And completes the correlation selection and the corresponding mechanics examination, with realizes two to need the butt weld the marine riser automatically to, and in the synchro completes the further welding after the spot welding.
Key words Water-secluding pipe; auto to zero; “V” model equipment.

目录

摘要 1
Abstract 1
目录 2
前言 3
第一章　总体方案的设计 4
1.1　设计任务 4
1.2　方案的选定 5
1.3　基本工作原理 5
1.4　驱动轮装置的简要说明 6
第二章 机械部分的设计 8
2.1　V型块的模型设计 8
2.2　导轨的设计 8
2.2.1 导轨的选用 8
2.2.2导轨的选材及计算 9
2.2.3 导轨的校核 10
2.3　驱动轮装置的设计 11
2.3.1　计算驱动轮所需的扭矩 11
2.3.2 驱动轮的校核 13
2.4链传动的设计 14
2.4.1链轮齿数z1、z2和传动比i 14
2.4.2确定计算功率 14
2.4. 3链节距 15
2.4.4中心距和链节数 15
2.4. 5小链轮毂孔最大直径dkmax 15
2.4.6压轴力Q 15
2.4.7 链传动设计结果 16
2.5减速器的选用 18
2.5.1 减速器的机构特点 18
2.5.2普通圆柱蜗杆传动设计报告 21
2.6电动机的选用 25
2.7　联轴器的选用 26
2.8 轴的设计 27
2.9　轴承的选用 30
2.10键的选用 32
2.11轴用弹性挡圈的选用 32
2.12　滚动轮的设计 32
2.13　滚轮支承上盖的设计 33
第三章 结论 35
谢词 36
参考文献： 37

前言

隔水管系统也称做水下器具。它是移动式海上钻井装置不可缺少的复杂的器具，它的完善与否直接关系到深海钻井的成败。

应该认为，从海上钻井装置到下列海底井口的全部隔水导管件统称为隔水管系统。通常的隔水管系统的部件有活节联接器、球节、伸缩节、张力器、分流器、运动补偿器、水下防喷设备、水下井口设备、水下井口设备、挠性隔水管和防喷器连接器等。

隔水管系统的功用主要是提供从海底井口到海上钻井装置上的泥浆循环和起下钻具的通道，并能适应海上钻井装置在钻井作业时的升沉和摇摆；控制海底井口；解决压井与放喷的通道和控制问题，消除钻井作业时，由于海上钻井装置的升沉而造成的不良影响；消除升沉对下入井内工作仪器的影响；可另加专门装置进行试油等。

一般在深海水域进行钻井作业的动力定位钻井船，应采用无导向线的隔水管系统，靠动力定位系统完成重返或重连作业。

海上钻井装置的隔水管柱是由每根50英尺长的管子连接组成的，每根管子的两端都有特制的接箍。在钻完—口井后，钻井装置移离井位前，可将隔水管系统提升拆卸堆放在

快速接头隔水管系列产品，是南海石油合众近海建设公司（UNITED OFFSHORE CONSTRUCTION CO. CONHW）特有的为海洋石油管道输送配套的专用产品，多年来经过不断的开发和改进，已拥有完整配套的技术图纸、先进的生产技术、工艺流程和加工制造装备，与之相应的业务熟练的工程技术队伍和技术工人队伍。新型快速接头系列产品有：＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13　3/8系列产品。
本设计的目的是将快速接头隔水管系列产品的生产设备改进以实现自动化控制，提高生产效率，提升产品质量、降低工人的劳动强度并最终实现增长经济效益。

设计的主要要求有，设计出一套针对＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13　3/8系列产品制造中，对卷制成管状的板材的内横及外横焊缝进行自动对中、自动焊接的装置。要求能实现管的自动对中、焊接位置的自动导向、自动找正、定位夹紧、点焊、纵向自动行走，行走速度在0.1－3m/min之间，可以自动调节，动力为普通三相交流电动机，控制方式为随车控制形式，要求结构实用、重量轻、调节操作方便、价格合理。

本人负责的部分是：

实现隔水管的自动对中。

本设计的主要内容：

1、自动对中装置总体方案的确定。

2、自动对中装置机架结构的设计。

3、自动对中装置传动系统的设计。

1、　总体方案的设计

1.1　设计任务

设计一个装置，使两根长各5.5m的隔水管自动对中，并且使两管的对中精度达到：两管的轴线同轴偏差 3mm。对中点焊后隔水管要实现转动，以便对两管进一步焊接。
表1.1 SR-XX系列快速自锁隔水套管主要技术参数：
SR-30 SR-26 SR-24 SR-20
管体
材料 Q235 Q345 Q345 Q345
外径 mm ￠762 ￠660.4 ￠610 ￠510
内径 mm ￠712 ￠610 ￠560 ￠460
壁厚 mm 25 25 25 25
单位长度质量kg/m 454 392 361.2 298.9
抗拉屈服能力 MN 13 16.35 14.93 12.3
抗弯屈服能力 MN-m 2.3 2.5 2.1 1.43
内屈服压力 MPa 13.3 22.15 23.98 28.2
抗挤压强度 MPa 8.8 13.66 17.58 30.28
接头
母接头外径 mm ￠864 ￠746 ￠690 ￠582
公接头外径 mm ￠712 ￠610 ￠555 ￠460
公母接头联接后长度 mm 443 387 382 370
公母接头总质量 kg 452 338.5 297.8 220
母接头抗张屈服能力 MN 11.2 16.55 14.2 10.3
公接头抗弯屈服能力MN-m 2.6 5.53 2.98 1.83
公接头内屈服压力MPa 15.7 32.95 35.71 35.89
外径 mm ￠788 ￠686.4 ￠636 ￠536
插入钻杆配合直径 mm ￠101.6(4") ￠101.6(4") ￠101.6(4") ￠101.6(4")
导向阀通道面积 mm2 4536.5(7.03in2) 4536.5(7.03in2) 4536.5(7.03in2) 4536.5(7.03in2)
试验压力MPa 1.5 1.5 1.5 1.5

1.2　方案的选定

使两根隔水管自动对中的方法有很多，经过了对具体方案的工作原理及可行性的分析，本人决定采用V型装置，其大概形状如（图2.2）所示。

1.3　基本工作原理

如图2-3-1所示，该装置由Ⅰ、Ⅱ两组V型块组成。Ⅰ组可以沿V型块下边的导轨直线移动；Ⅱ组固定，V型块下边有导轨，但是V型块与导轨相对固定不动。

Ⅰ、Ⅱ两组V型块均有8个滚轮和一个置于中间的驱动轮。两根隔水管被自动机械分别置于两组V型块上后，自动控制系统启动动力系统带动I组V型块上的隔水管通过Ⅰ组V型块顺着导轨直线运动以实现与Ⅱ组V型块上的隔水管精确对接；当两隔水管对接完成后自动系统控制焊接机械手完成两管的点焊，实现两管的同速转动并最终由机械手完成两根隔水管的自动焊接。

1.4　驱动轮装置的简要说明

如图1.3.2所示，动力的传递顺序是：电动机－减速器－链轮－滚轮－隔水管。
电动机将电能转化成机械能，并通过联轴器将动力传至减速器；减速器降低轴的转速输出反比增大的扭距，带动链轮转动；链轮通过传动链带动滚轮，滚轮利用静摩擦力驱动隔水管转动。

如图1.4是驱动轮的安装图，大轴（上边）装滚轮与链轮，小轴装链轮，两边装有圆锥滚子滚动轴承，运动由减速器接入小轴，再经过链传动传到滚轮。

2 机械部分的设计

2.1　V型块的模型设计

参照V型底座的零件图。

a、V型块的加工方法：铸造成型

b、V型块的材料：铸钢

c、V型块的加工要求:对安装滚轮的部分和下底面进行精加工，加工方法由厂家自己决定，使这两部分的平面度达到IT7级，粗糙度也达到IT7级。在加工装滚轮凹槽时要使4个凹槽的位置度达到IT7级，所有螺纹孔及销孔的位置度也要达到IT7级。

2.2　导轨的设计

2.2.1 导轨的选用