适应较宽管径变化的支撑轮式管道检测机器人设计

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoyanmeimei
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石油管道距离远、穿山越岭、跨越河谷,人力检测管道比较困难,管道机器人能够代替人类解决这个难题。由于工业生产中的石油管道存在直径变化、弯管道以及焊接焊缝凸起等现象,需要机器人具有足够的越障能力以及通过弯曲管道的能力。现有的管道机器人存在结构复杂、所需牵引力大、利用率低等问题。本课题针对上述问题设计出一款适应较宽管径变化的支撑轮式管道检测机器人,根据现有管道机器人的性能参数和技术要求,确定其适应管径规格为(?)320~(?)390 mm,具有机械结构简单、跨越障碍能力强、应用范围较广等优点。主要研究内容包括:(1)通过对超声波、漏磁及涡流等检测方法的分析,择优选择具有技术成熟、自动化程度高、效率高、检测范围广等优点的漏磁检测方法。(2)通过分析确定管道机器人的行走方式、供电方式、驱动方式等,并且对比三种经典的变径机构,设计出新的变径机构,确定管道机器人的总体设计方案。根据各零部件间的连接关系及工作原理,利用Solid Works软件建立管道机器人的变径机构、驱动机构、机架结构等零部件的三维实体模型,并完成虚拟装配。(3)根据管道机器人的三维实体模型,绘制管道机器人的机构示意图,推导分析管道机器人的受力情况、越障能力及弯道通过性,得出正压力与电机对螺杆推力之间的力学关系和跨越障碍的条件。(4)应用ADAMS软件对管道机器人的变径范围、静力学分析以及在直管道、弯管道中的运行情况仿真,验证该机器人在变径范围(?)320~(?)390 mm以及连架杆角度变化范围95°~135°,能够顺利通过直管道和L型管道。根据弹性杆的受力情况对圆柱螺旋弹簧进行优化设计,确定弹簧的主要参数。
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