《重大件货物液压顶升与平移装船系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重大件货物液压顶升与平移装船系统设计（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重大件货物液压顶升与平移装船系统设计重大件货物液压顶升与平移装船系统设计浙江海洋学院机电学院郑雄胜章海摘要:设计了一种重大件货物液压顶升与平移装船工作系统.该系统能在驳船和码头之间架设的钢梁轨道上连续平稳地运行,其前进方向和速度大小可严格控制;与拖拉滑移装船方法相比具有效率高,所需设备少,劳动强度低,运行安全可靠等特点.尤其在码头,航道和浮吊调遣都有困难的情况下,采用该技术可以大幅度降低装卸船费用.着重分析和说明了几个主要子系统的结构特点,动作原理和设计要点.关键词:重大件货物;液压;顶升;平移Abstract:Thepaperdescribeshowhydraulicjackingandle
2、velconveyingshipmentsystemforheavyandlargecargoisdesigned.Thissystemcantravelalongtherailconnectingthebargeandpier.Itstravelspeedanddirectioncanbecontrolled.Thissystemismoreefficient,safer,morelaborsavingandsimplerincomparisontoslippageshipment.Especiallywhereterminals,waterwayandfloatingcranecannot
3、beused,itcanbeappliedtoreduceshipmentcostgreatly.Itfocusesonthestructuralfeaturesofthesubsystem,theworkingprincipleanddesignSkeypointsofthesystem.Keywords:heavyandlargecargo;hydraulic;jacking;levelconveying1引言随着我国各项建设事业的不断发展,包括石油勘探平台组块,船舶大型金属结构件,港口建设用沉箱以及防波堤坝工程用大型水工构件等重大件货物的海上运输量非常大,目前重大件货物的常用装船方法是用
4、大型浮吊吊装或用线绞车拖拉滑移.浮吊吊装受吨位起重设备和港口码头等条件限制,吊装效率低,可靠性和安全性较差;而用线绞车拖拉滑移所需设备多,劳动强度大.本文研究的液压顶升与平移装船系统能将重大件货物快速平稳地牵引到驳船上,取代了传统的浮吊吊装或人工绞拖的施工方法,大幅度地降低了成本,提高了工作效率.2工作原理重大件货物液压装船工作系统主要有轨道梁,液压顶升子系统,重物平移子系统,监控子系统和液压源系统等组成.设计时借鉴铁路铺设大跨度钢桁架梁的施工工艺J,可实现同步控制液压缸顶(拉)承重小车.其结构与工作原理如图1所示.该设备在装船时,在驳船和码头之间架设钢梁轨道,采用4个大型液压千斤顶通过液压控
5、制技术实现将重物同步顶升到一定高度后,将重起重运输机械2009(8)物置于4个负重滚动车上,沿轨道方向采用液压系统从前面牵引或后面顶推负重小车前进.该设备的技术关键是:(1)在装卸船过程中必须消除船体的波动对系统的影响,使滚装过程中驳船甲板与码头始终保持平齐.(2)在不同地面条件下实现轨道系统的承载,以及在不同基面条件下货物的均匀平移运动,特别是长距离的匀速平移.图1重大件货物液压装船系统结构与工作原理简图1.后端锚固器2.轨道钢梁3.承重滚动小车4.液压千斤顶群5.驳船6.前端锚固器7.牵引液压缸8.重大件货物9.顶升液压缸3结构组成此系统可严格控制前进过程中的前进方向和一37速度大小,安全
6、可靠,较传统的线绞车拖拉滑移方法效率高,所需设备少,劳动强度低.尤其在码头,航道和浮吊调遣都有困难的情况下,采用该技术可以大幅度降低装卸船费用.下面介绍几个主要子系统的结构设计.3.1轨道梁轨道梁是构建装船系统的主要组成部分.整个装船系统中,轨道梁的铺设,将影响整体系统的稳定性,安全性和可行性.当在驳船时,通过调节轨道梁的高度,使小车能顺利接驳各类吃水深度不同的船型.轨道梁采用32C型槽钢和扁钢焊接而成,其结构原理见图2,梁和梁之间接头部位做成阶梯形状,防止梁和梁之间的纵向相对移动,并能实现快速拼装和拆卸,此结构简单可靠,方便实用.同时接头部位留有一定的间隙,在地面不平时,梁和梁之间可以形成3
7、%的折角.在局部连接处采用独特设计的半铰接方式,允许较小的转动以减小弯矩,约束较大的转动以保证轴线连续性.可有效减轻悬臂梁(或是固结结构)造成的弯矩过大和简支梁(或是铰接结构)造成的匕下坡.图2轨道梁结构1.形销2.轨道钢梁3.2顶升子系统顶升是货物装船系统的主要功能之一,其在货物装船系统中的主要任务是解决物件在空间上的位移问题.顶升子系统主要由2组液压缸(每组2个液压缸,共4个液压缸),顶力监测和显示系统,液压控制阀组,液压站,便携式操纵盒组成.大件货物的前后支撑架下,各有1组液压缸,分左右布置,4个液压缸从4个部位顶升物件,实现物件的上升和降落.若按最大设计重量800t及货物载荷分布不均匀
8、系数为30%,则每个液压缸的负荷能力不小于260t.为保持顶升液压缸的同步运动,避免飞顶和局部过载.顶升子系统采用了同步控制+顶力监控的双组液压缸控制方案J.液压缸控制回一38一路如图3所示.为实现4个液压缸施力同步控制,每个液压缸配以电液比例减压阀并在活塞杆的顶端装上压力传感器,组成快速闭环调压回路严格控制顶升过程中各点的压力差,每个液压缸的施力状况直接受控于电液比例减压阀.通过操作手柄对液压系统进行控制,可实现4个液压缸定位,同步上升,悬停和同步下降.图3液压缸力位控制回路3.3平移子系统(1)结构组成与工作原理平移子系统由负重滚动车,牵引液压缸系统,锚固器,泵站等组成.其系统工作原理图见
9、图4.4个负重滚动车沿轨道梁的方向搁于轨道上,前后采用锚固器与负重滚动车相连,保证整个系统随时都能锁定在轨道梁上,防止有坡度时重物的前溜和后滑.前进方向一_-一LL一毒冀禹童宰毫tt桩!盘蠢一蒸菌幽西驾醚.专,|j4,:一,一/一一一_r.,.:,:一藩与:茹颦与稍567图4平移系统总体结构图1.重物2.前端瞄固器3.负重滚动车4.后端瞄固器5.牵引液压缸6.泵站7.轨道梁重物通过托架与负重滚动车相连,牵引液压缸的牵拉端与负重滚动车的头部耳座相连,液压缸的另一端通过铰轴连接于前端的锚固器2上,锚固器在锚固液压缸的作用下卡紧在轨道梁上.后端的锚固器6通过连杆与后端的负重滚动车相连,系统连接好后,
10、锚固器6动作并卡紧在轨道梁上,前端锚固器处于松开状态,牵引液压缸供油,活塞杆伸出推动锚固器2向前移动一个行程起重运输机械2009(8)后,锚固器2卡紧在轨道梁上,锚固器6松开.牵引液压缸反向供油,液压缸活塞杆收回,拉动负重滚动车(上搁重物)和锚固器6向前移动.重物移动1个行程后,锚固器6又卡紧,锚固器2松开,液压缸再伸出又推动锚固器2向前移动,以此循环工作不断拉动重物前进.工作时2个液压缸进行同步操控,锚固小车采用导向轮以确保在牵拉过程中沿轨道的方向正确前进.通过液压控制系统调节牵引速度和行程的大小,以适应移动不同物件的需要,提高工作效率.(2)关键部件设计负重滚动车主要由支承板,中心轴,底座
11、,底座拉耳,底座端盖,负重滚动轮,滚动轴承和轴等组成,总体结构示意图见图5.上部为转轴固连1个支承钢板(可焊接为一体)转轴与下部基座间通过推力球轴承和深沟球轴承相连.推力轴承承受轴向压力,深沟球轴承防止轴在竖直方向偏斜.按最大承重800t设计,选用4个负重小车,考虑到载荷分布不均匀系数为30%,则每个小车承受的重量不少于260t.选用推力球轴承型号为:51348型单向推力球轴承,深沟球轴承选用61948型.下部采用6个钢轮,钢轮直径定为250mm,经计算能满足强度要求.能越过30mltl的接缝能力图5负重小车结构示意图1.中心轴2.支承板3.底座拉耳4.负重滚动轮5.轴6.底座牵引液压缸的选取
12、钢与钢之间的滚动摩擦系数为=0.005.按最大负重W=800t及最大爬坡度6%计算,则前进中的顶升力F=/zW+6%W=52t.采用双液压缸顶升(或牵拉),考虑不均匀系数为30%,则每个液压缸的顶升力不小于33.8t.设定液压系统的工作压力为21MPa,选取顶起重运输机械2009(8)升液压缸的型号为:HSGLO1.220/125AG,其技术参数见表1.顶升液压缸最大理论推力为79t,最大理论拉力为54t.考虑摩擦力等的影响因素(按0.8取效率系数),仍有43t的最大拉力,可以满足牵拉的使用要求.表1牵引液压缸技术参数参数4/mmd/ram速比最大行程/mm数值2731251.464000参数
13、工作压力/MPa推力/N拉力/N数值2179882376320锚固器的结构及锚固液压缸的选取锚固器的结构见图6.锚固液压缸7动作推动夹紧臂6张开,使锚固器可以牢固锁紧在轨道梁上,锚固器下面装有带凸缘的滚轮l,以保证锚固器能沿轨道梁方向前进.为了增大夹紧时的摩擦力,在夹紧臂的卡口处装有摩擦块2.在牵引重物前进过程中,首尾各设1台锚固器,首部锚固器上装有牵引液压缸5,尾部锚固器通过连杆与负重滚动车相连.2台锚固器交替工作,保证重物随时锁紧在轨道上,防止出现前溜和后滑.一图6锚固器结构及受力简图1.摩擦块2.带凸缘的滚轮3.夹紧臂支座4.牵引液压缸座耳5.牵引液压缸6.夹紧臂7.锚固液压缸锚固力的确
14、定:钢与钢之间的滚动摩擦系数=0.005,钢与钢或地面之间的最大静摩擦系数/x,=0.7.所以,在重物向前移动的过程中,钢梁与地面之间不会发生相对滑动.锚固器的锚固力满足液压缸的总顶升力52t(考虑6%的最大爬坡度).采用双液压缸顶升(或牵拉),考虑不均匀系数为30%,则每个液压缸的顶升力不小于33.8t.4个锚固器的每个摩擦块与钢梁之间的摩擦力不小于33.816=2.1125t.锚固液压缸的选取:在拉动重物前进过程中,一39一)在6%的坡度上,牵引液压缸受到的拉力F=338kN,取摩擦块与轨道之间的摩擦系数为=0.9,其受力情况如图6所示.4F】=4F2=4F则F/>84.5kN:鲁:-93.89kN09一.L=250,Lb=400锚固液压缸顶升力Q=93.89.68kN液压源的工作压力为21MPa,以此选用锚固液压缸的型号为HSGI/)I.63/35AG,基本参数见表2.表2牵引液压缸技术参数参数IiI/mmd/mm速比最大行程/mm数值83351.46990参数工作压力/MPa推力/N拉力/N数值2l6545732025(3)锚固器倾覆力矩的验算锚固器在工作过程中所受到的最大倾覆力矩为M1=FL反向力矩为M2=LL2+1+GLc经计算>M,锚固器不会发生翻转.锚固器提供的最大
