第28卷第5期 2015年9月
文章编号：10026673（2015）0509403
机电产品开发与创新
Development & Innovstion of Machinery & Electrical Products
Vol.28,No.5 Sep.2015
长输送油气管道内自行走检测器皮碗力学特性的研究
傅裕，欧阳熙，胡铁华，汪华军
（机械科学研究总院，北京100044）
摘要：长输送油气管道运榆介质为石油或者天然气，管道在服役期内，需定期利用检测器来检测管
使用情况。检测器中，皮作为题动部件和支撑部件，对检测器尤为重要。依据皮碗结构特点，简化皮碗为厚壁简模型和悬臂渠模型，利用ANSYS对厚壁简模型进行有限元分析，对悬臂渠模型以及皮院总摩接力进行数值仿具，得出结论，为检测器皮院的设计提供了理论依据。
关键调：长榆送油气管道；皮院；力学特性
中图分类号：TP27
文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2015.05.035
The Research on the Mechanical Characteristics of the Self-propelled and Internal Inspection Tools
for Oil and Gas Pipeline
FU Yu, OUYANG Xi, HU TieHua, WANG Hua-Jun
(China Academy of Machinery Science and Technology, Bejing 100044, China)
Abstract: The transport medium of longtransport oil and gas pipeline is oil or gas, It requires regular detection for pipeline during its ser-vice period. Cups as the drive and the support component, is particularly important for the detector. Based on the structural characteristics of the cup, the cup is simplified as thickwalled cylinder model and cantilever model. The finite element analysis of thickwalled cylinder model with ANSYS and the numerical simulation of Cantilever model and total friction of the cup were done. It provides a theoretical basis and technical guidance for the cup design.
Key words: longtransport oil and gas pipeline; cup; mechanical characteristics
0引言
长输送油气管道，运输介质为石油或者天然气，自行走检测器前进的动力来自于检测器前后端流体介质的压差，皮碗需要均有良好的密封性能，才能保证整个运行过程中压缩流体不会随意从检测器后端流到前端，造成压差太小检测器卡堵在管道中；检测器单次运行距离最长达上百公里，故皮碗也要有良好的耐磨性能。此外，在检测器检测运行过程中，需保持检测器中心一直处于管道中心轴上，皮碗提供整个骨架所需的支撑力，保持检测器平衡。因此，皮碗在整个检测器运行过程中尤为重要。
在长输送油气管道自行走检测器设计过程中，选择深锥型皮硫作为自行走检测器的支撑皮碳，本文对深锥型皮碗的支撑力和摩擦力方面等力学特性方面做相关分析。
修稿日期：2015-06-25
基金项目：北京市科技计划课题（长输送油气管道内自行走检测设备研制Z151100002815031)
作者简介：傳裕(1979-），男，工程师，从事机械电子工程技术方
面的研究。 94
万方数据
1深锥型皮碗的力学模型简化及分析
由于皮碗的对称性，取皮硫一半为研究对象，如图 1所示。检测器在管道中运行，主要受到管内流体介质作用推动检测器前进，同时受到管道内壁对皮碗的作用力和自身重力影响。管道与皮碗相互作用，一方面是由于皮碗存在过盈量，管道为刚性体，皮碗受管道束缚产生的反弹力Fs，沿径向指向圆心，即管壁法向方向，皮碗受管道内壁反弹力F分布对称于皮碗轴向中心，压
强为P%；另一方面，由于皮碗和管道发生相对运动，管道内壁比较粗糙，产生很大的动擦力，方向与皮碗运动方向相反。
图中，F%—管道内壁对皮碗正压力；F.一皮碗所受摩擦力：α一皮碗本体倾斜角度；a一唇边等效长度。
皮碗受力模型可以筒化为一个锥形圆简受压变形的模型。F由两部分
F
F
图1皮确受力
示意图
产生，一是唇边受管道内壁挤压整体向圆心方向收缩，