CN102494190B - 一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，主要由支带轮总成、上导柱、导套、上支撑板、带轮固定板、法兰、下导柱、悬挂液压缸、下支撑板、压带轮总成组成，采用上、中、下三层布置结构，上层安装支带轮总成，中层安装悬挂液压缸和支带轮液压缸，下层安装压带轮总成；主要支撑部件是上支撑板、下支撑板，上支撑板、下支撑板通过与导套焊接连接，上支撑板两侧固定安装下导柱与导套组成导向机构；所述悬挂装置被分成22组独立的变刚度弹性单元。本悬挂装置管线通过性好且对管径突变适应能力强的特点，应用于履带式传动行走系统。

Description

一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置

技术领域

本发明涉及一种悬挂装置，具体涉及一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置。 

背景技术

随着海洋油气资源开发的不断深入，铺管设备也得到广泛的重视。海洋铺管船用张紧器是铺管船上的重要设备。鉴于我国在张紧器方面的研究与开发还处于起步阶段，国内张紧器主要靠进口这一现状。所以加速海洋铺管船用张紧器的国产化进程，是提高我国深海油气开采能力的关键。 

悬挂装置是张紧器内部核心构件，是张紧器与工作管线之间的传力与支撑装置。综合现有张紧器使用情况，张紧器的悬挂装置主要有两种形式：一种是利用T型支撑梁为主要支撑部件的悬挂装置；另一种是用优质低合金碳素结构钢焊接而成的横截面为空心矩形支撑梁的悬挂装置。这两种悬挂装置的不足之处在于：管线通过性差；对管径突变适应能力差；在沿管线输送方向上摩擦力的传递存在不足；加工难度大，维修与保养不便等。 

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，解决张紧器工作时对管线直径突变适应能力的设计要求这一技术难点；并改善张紧器的整体受力状况和管线的通过性。 

其技术方案为： 

一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，主要由支带轮总成1、上导柱2、导套3、上支撑板4、带轮固定板5、法兰6、下导柱7、悬挂液压缸8、下支撑板9、压带轮总成10组成，采用上、中、下三层布置结构，上层安装支带轮总成1，中层安装悬挂液压缸8和支带轮液压缸11，下层安装压带轮总成10；主要支撑部件是上支撑板4、下支撑板9，上支撑板4、下支撑板9通过与导套3焊接连接，上支撑板4两侧固定安装下导柱7与导套3组成导向机构；基于变刚度原理，采用三级弹性元件串联的方式，通过弹性元件的非线性形变为阳极块的通过提供空间，并提高张紧器对管径突变的适应能力：整个悬挂装置被分成22组独立的变刚度弹性单元。 

本发明所述的三级弹性元件分别是橡胶块、悬挂液压缸与带轮固定板。 

进一步优选，所述的上层安装支带轮总成1共有6组，其中中间四组为刚性连接，两端 的两组与支带轮液压缸连接。 

本发明三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置中所述的每个变刚度弹性单元由压带轮总成10、下导柱7、导套3悬挂液压缸8组成。 

进一步优选，所述的中间安装悬挂液压缸8和支带轮液压缸其安装形式为：悬挂液压缸8以底部法兰固定的形式安装在下支撑板9上，其活塞杆与压带轮固定板连接；支带轮液压缸以底部法兰固定的形式安装在下支撑板9上，其活塞杆通过法兰与支带轮固定板5连接，支带轮固定板5两侧固定安装上导柱2。 

进一步优选，所述导向机构中导柱的安置形式为：上、下导柱以底部螺栓连接的方式分别固定在支带轮固定板和上支撑板4上。 

本发明的有益效果： 

本发明提供的悬挂装置管线通过性好且对管径突变适应能力强，每个单元都可以根据管径的变化单独做出适当的调整，通过非线性的弹性变形在保证阳极块顺利通过的同时，又能保证管线时刻处在良好的夹持状态，防止局部应力集中的出现，使管件的输送是一个连续、平稳的过程；通过三级变刚度弹性元件的串联，大大提高了张紧器对管径突变的适应能力。 

本发明所述悬挂装置易加工，维修与保养方便。 

附图说明

图1是本发明三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置的结构示意图； 

图2是本发明三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置的左视图。 

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。 

参见图1、图2，一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，主要由支带轮总成1、上导柱2、导套3、上支撑板4、带轮固定板5、法兰6、下导柱7、悬挂液压缸8、下支撑板9、压带轮总成10组成，采用上、中、下三层布置结构，上层安装支带轮总成1，中层安装悬挂液压缸8和支带轮液压缸11，下层安装压带轮总成10；主要支撑部件是上支撑板4、下支撑板9，上支撑板4、下支撑板9通过与导套3焊接连接，上支撑板4两侧固定安装下导柱7与导套3组成导向机构；基于变刚度原理，采用三级弹性元件串联的方式，通过弹性元件的非线性形变为阳极块的通过提供空间，并提高张紧器对管径突变的适应能力；整个悬挂装置被分成22组独立的变刚度弹性单元。 

本发明所述的三级弹性元件分别是橡胶块、悬挂液压缸与带轮固定板。 

所述的上层安装支带轮总成1共有6组，其中中间四组为刚性连接，两端的两组与支带轮液压缸连接。 

本发明三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置中所述的每个变刚度弹性单元由压带轮总成10、下导柱7、导套3与悬挂液压缸8组成。 

所述的中间安装悬挂液压缸8和支带轮液压缸其安装形式为：悬挂液压缸8以底部法兰固定的形式安装在下支撑板9上，其活塞杆与压带轮固定板连接；支带轮液压缸以底部法兰固定的形式安装在下支撑板9上，其活塞杆通过法兰与支带轮固定板5连接，支带轮固定板5两侧固定安装上导柱2。 

所述导向机构中导柱的安置形式为：上、下导柱以底部螺栓连接的方式分别固定在支带轮固定板和上支撑板4上。 

变刚度弹性原理的实质就是把悬挂系统分成多个弹性单元，每个单元都可以根据管径的变化单独做出适当的调整，通过非线性的弹性变形在保证阳极块顺利通过的同时，又能保证管线时刻处在良好的夹持状态，防止局部应力集中的出现，使管件的输送是一个连续、平稳的过程。 

本发明基于变刚度弹性原理，主要利用液压缸的行程、橡胶垫块和带轮固定板的弹性变形来实现非线性弹性特性和减震的作用，利用导柱和导套组成的导向机构来实现运动轨迹的控制和力的传递。 

当有凸起即阳极块出现时，履带系统上安装的橡胶块受压变形，可以吸收小范围的形变，此为第一级变刚度弹性形变。若橡胶块无法吸收全部形变时，要靠悬挂液压缸的行程来实现，此时悬挂液压缸收缩，从而带动压带轮总成沿下导柱向上滑动，为阳极块的通过提供足够的空间，此为第二级变刚度弹性形变。当悬挂液压缸的行程到达最短时，此时带轮固定板受压产生弹性变形，吸收剩余的变形，此为第三级变刚度弹性变形。通过三级变刚度弹性元件的串联，大大提高了张紧器对管径突变的适应能力。 

在管线输送方向，存在着横向摩擦力，摩擦力经过压带轮→下导柱→上、下支撑板→主支架→安装甲板的传递过程，使张紧器上、下履带系统受力平衡，大大改善了张紧器整体受力状况。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。 

Claims (5)

1.一种三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，主要由支带轮总成（1）、上导柱（2）、导套（3）、上支撑板（4）、带轮固定板（5）、法兰（6）、下导柱（7）、悬挂液压缸（8）、下支撑板（9）、压带轮总成（10）组成，其特征在于，采用上、中、下三层布置结构，上层安装支带轮总成（1），中层安装悬挂液压缸（8）和支带轮液压缸（11），下层安装压带轮总成（10）；主要支撑部件是上支撑板（4）、下支撑板（9），上支撑板（4）、下支撑板（9）通过与导套（3）焊接连接，上支撑板（4）两侧固定安装下导柱（7）与导套（3）组成导向机构；所述悬挂装置被分成22组独立的变刚度弹性单元；所述的悬挂液压缸（8）和支带轮液压缸其安装形式为：悬挂液压缸（8）以底部法兰固定的形式安装在下支撑板（9）上，其活塞杆与压带轮固定板连接；支带轮液压缸以底部法兰固定的形式安装在下支撑板（9）上，其活塞杆通过法兰与支带轮固定板（5）连接，支带轮固定板（5）两侧固定安装上导柱（2）。

2.根据权利要求1所述的三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，其特征在于，所述的三级弹性元件分别是橡胶块、悬挂液压缸与带轮固定板。

3.根据权利要求1所述的三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，其特征在于，所述的支带轮总成（1）共有6组，其中中间四组为刚性连接，两端的两组与支带轮液压缸连接。

4.根据权利要求1所述的三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，其特征在于，所述的22组独立的变刚度弹性单元，其中每组变刚度弹性单元由压带轮总成（10）、下导柱（7）、导套（3）与悬挂液压缸（8）组成。

5.根据权利要求1所述的三级弹性元件串联式变刚度弹性悬挂装置，其特征在于，所述导向机构中导柱的安置形式为：上、下导柱以底部螺栓连接的方式分别固定在支带轮固定板和上支撑板（4）上。

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