CN105643790A - 一种新型海洋配重管涂敷小车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型海洋配重管涂敷小车主要由液压马达、支撑液压缸、支撑轮、底座、支撑座、控制柜、升降平台、升降液压缸、剪叉臂、底盘、车轮、行走液压马达、可伸缩支撑腿和称重传感器组成；支撑轮为间距大小不同的两对支撑轮，大间距支撑轮支撑大管径管道，小间距支撑轮支撑小管径管道；支撑座通过支撑液压缸活塞杆的伸缩可实现一定角度的调节，增强了对管道的适用范围；升降平台管道抛射高度的调节采用液压支撑+剪叉机械的升降结构，具有良好的稳定性；称重传感器在涂敷管道时可实时称重抛射混凝土重量，控制柜可根据称重传感器反馈数据实时控制涂敷小车的直线运动速度、管道旋转速度和升降高度。本发明涂敷小车管道适应范围广，实时称重涂敷混凝土重量，机械结构稳固，自动化程度高。

Description

一种新型海洋配重管涂敷小车
技术领域
本发明涉及一种新型海洋配重管涂敷小车，属于海洋管道配重生产设备范畴。
背景技术
受海洋环境的影响，海洋管道铺设过程中会受到海水浮力作用而产生漂移。对海洋管道进行混凝土配重就是一种有效克服浮力的方法，同时起到机械保护作用，防止外界因素(比如船锚、潮汐)对其产生的破坏。
目前在国内，海洋管道混凝土配重技术尚不完善，而且没有真正的海洋管道建设企业，从设备到施工标准等多数依靠国外。而混凝土涂敷设备是海洋管道混凝土配重生产作业线的关键，如何用合理工艺方法，在一条生产上把混凝土均匀的涂敷到不同规格的管道表面是一大技术难题。采用垂直抛射法涂敷管道时，混凝土进入料斗通过抛射轮加速抛射到管道中心表面，为了保证在管道表面形成均匀的混凝土层，抛射系统加设了刮板进行刮板整圆，塑料膜缠绕以利于后期养生。为了高效的涂敷管道，针对不同管径管道生产要求所需的混凝土用量不同，因此技术要求的抛射高度和运动速度不同，在生产不同管径管道时则需更换设备，不利于配重管的高效生产和成本降低。
发明内容
为了克服现有技术不足，本发明提供一种新型海洋配重管涂敷小车，兼具自调和可调优势于一体，满足不同管径管长管道的安装要求，减少设备的更换次数，提高工作效率，降低设备成本。
本发明实现其目的所采用的技术方案是：
本发明一种新型海洋配重管涂敷小车主要由液压马达、支撑液压缸、支撑轮、底座、支撑座、控制柜、升降平台、升降液压缸、剪叉臂、底盘、车轮、行走液压马达、可伸缩支撑腿和称重传感器组成。同一涂敷小车上设置有间距大小不同的两对支撑轮，根据管径大小可自调节大间距支撑轮支撑大管径管道，小间距支撑轮支撑小管径管道；支撑轮安装在支撑座上，通过液压马达带动其转动，从而实现管道的旋转；支撑座通过转动轴与固定底座相配合，支撑座后方安装有支撑液压缸，通过支撑液压缸活塞杆的伸缩可实现支撑座一定角度的摆动，支撑座角度的可调节性增加了支撑轮对不同管径管道的适用范围。支撑轮外包覆有橡胶层，增加摩擦力防止打滑；支撑轮一端设置有轮沿，可对管道进行轴向定位。
不同管径管道抛射高度的调节则通过剪叉式升降台来实现。升降液压缸的伸缩带动剪叉臂在底盘上的滑动，共同作用实现升降平台的升降。剪叉臂的长度根据升降高度要求确定，采用矩形截面的型钢；内、外侧剪叉臂在中心转动联接成剪叉，两侧剪叉臂的上、下端分别与升降平台和底盘成转动和滑动联接；升降液压缸选用可自锁液压缸，其上端通过U形连接杆与升降平台横梁转动联接，升降液压缸缸底和底盘横梁也采用转动联接，液压支撑+剪叉机械的升降结构，使升降平台起升具有良好的稳定性。底盘采用矩形框架结构，在其下部安装行走车轮，靠行走液压马达带动其进行直线运动；在底盘外部安装有可伸缩支腿，在吊装管道时伸出、支撑在地面上，防止侧翻和颠覆。
在升降平台上面安装有TX-H3轮辐式称重传感器，涂敷管道时可实时称重抛射混凝土重量。在工作过程中，将4只称重传感器的称量数据相加即得到配重管的重量，但由于管道管径、管长和混凝土涂敷厚度的变化，为使固定称重装置能够满足不同工况的生产要求，传感器按照最大工况条件下其所需要承受的重量进行选择，即按照称量(管径×管壁厚×管长)的管道混凝土配重层厚度工况选择。传感器称重重量为：
G＝π(r2 2-r1 2)L1ρ1-π(r3 2-r2 2)L2ρ2+G1
其中，传感器称重重量为G，支撑座和轴承座重量G1，管道密度ρ1，混凝土密度ρ2，管道内径r1，管道外径为r2，配重层外径为r3，管道长度为L1，混凝土层长度为L2。
假设工作过程中4只传感器承受管道重量相等，则每只传感器承受重量Gd满足：在选择传感器时，需要考虑一定量程余量，取η＝1.5，则选取传感器的最大称量值Gmax满足：Gmax＝ηG＝1.5×G。
混凝土层是在管道的直线旋转运动过程中抛射在管道表面层叠缠绕形成的，管道的直线运动是由涂敷小车在轨道上作直线运动来实现的，由此得到公式：νt＝S＝W；其中，管道角速度为ω，管道直线运动速度为v，混凝土层的涂敷层数为N，管道转2πN角度所需的时间为t，管道直线移动距离为S。
当抛射的混凝土层宽度为W时，混凝土层的涂敷层数为N：
将管道混凝土层形成的圆柱面沿母线展开成平面，此时每个螺旋就变成一条斜线，斜线与管道母线相应垂线所形成的夹角就是螺旋角β，各斜线之间的轴向距离螺距为：P＝π(d+2h)tanβ；其中，防腐层厚度为h，管道直径为d。
综上可得：即：由此可知，根据抛射混凝土层宽度和层数，可确定管道旋转的角速度和直线运动速度的比例。控制柜根据称重传感器反馈数据即可实时控制涂敷小车的直线运动速度和管道的旋转速度。涂敷小车的直线运动速度、管道旋转速度和升降高度均通过液压系统来实现，因此在升降平台上配备有控制柜，根据管道混凝土涂敷量来控制整个涂敷小车的启停和运动。
本发明具有以下有益效果或者优点：1、管道适应范围广。涂敷小车支撑轮兼具自调和可调优点，可适应不同大小管径管道的涂敷安装要求；2、实时称重，提高配重管质量。采用轮辐式称重传感器抗偏载能力强、精度高、外形高度低、安装方便稳定。3、机械结构稳固，自动化程度高。直线运动速度、管道旋转速度和升降高度均通过液压系统一体化实现。
附图说明：
图1为一种新型海洋配重管涂敷小车前视图；
图2为一种新型海洋配重管涂敷小车后视图；
图3为图2中涂敷小车的升降结构示意图；
图中：1.支撑轮、2.底座、3.升降平台、4.车轮、5.可伸缩支腿、6.剪叉臂、7.控制柜、8.液压马达、9.支撑座、10.支撑液压缸、11.称重传感器、12.底盘、13.行走液压马达、14.升降液压缸
具体实施方式：
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本发明一种新型海洋配重管涂敷小车主要由支撑轮1、底座2、升降平台3、车轮4、可伸缩支撑腿5、剪叉臂6、控制柜7、液压马达8、支撑座9、支撑液压缸10、称重传感器11、底盘12、行走液压马达13和升降液压缸14组成。同一涂敷小车上设置有间距大小不同的两对支撑轮1，根据管径大小可自调节大间距支撑轮1支撑大管径管道，小间距支撑轮1支撑小管径管道；支撑轮1安装在支撑座9上，通过液压马达8带动其转动，从而实现管道的旋转；支撑座9通过转动轴与固定底座2相配合，支撑座9后方安装有支撑液压缸10，通过支撑液压缸10活塞杆的伸缩可实现支撑座9一定角度的摆动，支撑座9角度的可调节性增加了支撑轮1对不同管径管道的适用范围。支撑轮1外包覆有橡胶层，增加摩擦力防止打滑；支撑轮1一端设置有轮沿，可对管道进行轴向定位。
不同管径管道抛射高度的调节则通过剪叉式升降台来实现。升降液压缸14的伸缩带动剪叉臂6在底盘12上的滑动，共同作用实现升降平台3的升降。剪叉臂6的长度根据升降高度要求确定，采用矩形截面的型钢；内、外侧剪叉臂6在中心转动联接成剪叉，两侧剪叉臂的上、下端分别与升降平台3和底盘12成转动和滑动联接；升降液压缸14选用可自锁液压缸，其上端通过U形连接杆与升降平台3横梁转动联接，升降液压缸14缸底和底盘12横梁也采用转动联接，液压支撑+剪叉机械的升降结构，使升降平台3起升具有良好的稳定性。底盘12采用矩形框架结构，在其下部安装行走车轮4，靠行走液压马达13带动其进行直线运动；在底盘12外部安装有可伸缩支腿5，在吊装管道时伸出支撑在地面上，防止侧翻和颠覆。在升降平台3上面安装有TX-H3轮辐式称重传感器11，涂敷管道时可实时称重抛射混凝土重量。在工作过程中，将4只称重传感器1的称量数据相加即得到配重管的重量，但由于管道管径、管长和混凝土涂敷厚度的变化，为使固定称重装置能够满足不同工况的生产要求，称重传感器11按照最大工况条件下其所需要承受的重量进行选择。控制柜7根据称重传感器11反馈数据即可实时控制涂敷小车的直线运动速度和管道的旋转速度。涂敷小车的直线运动速度、管道旋转速度和升降高度均通过液压系统来实现，因此在升降平台3上配备有控制柜7，根据管道混凝土涂敷量控制整个涂敷小车的启停和运动。
以上所涉及的度量单位，未做特殊说明的均为国际标准单位，参看下表。
参数符号 国标单位
G、G1、Gd、Gmax Kg(千克)
ρ1、ρ2 Kg/m3(千克/立方米)
r1、r2、r3、L1、L2、W、P、h、d、S、 m(米)
ω rad/s(弧度/秒)
V m/s(米/秒)
t s(秒)

Claims (3)

1.一种新型海洋配重管涂敷小车，其特征在于，包括：支撑轮(1)、底座(2)、升降平台(3)、车轮(4)、可伸缩支撑腿(5)、剪叉臂(6)、控制柜(7)、液压马达(8)、支撑座(9)、支撑液压缸(10)、称重传感器(11)、底盘(12)、行走液压马达(13)、升降液压缸(14)；
所述支撑轮为间距大小不同的两对支撑轮(1)，大间距支撑轮(1)支撑大管径管道，小间距支撑轮(1)支撑小管径管道；
所述支撑座(9)通过支撑液压缸(10)活塞杆的伸缩可实现一定角度的调节，增强了对管道的适用范围。
2.根据权利要求1所述的新型海洋配重管涂敷小车，其特征在于，所述升降平台(3)管道抛射高度的调节采用液压支撑+剪叉机械的升降结构，具有良好的稳定性；
所述剪叉臂(6)的上、下端分别与升降平台(3)和底盘(12)成转动和滑动联接；
所述升降液压缸(14)上端和下端分别与升降平台(3)横梁和底盘(12)横梁成转动联接；
所述底盘(12)外部安装有可伸缩支腿(5)，在吊装管道时可预防侧翻或颠覆。
3.根据权利要求1所述的新型海洋配重管涂敷小车，其特征在于，所述升降平台(3)上面安装有称重传感器(11)和控制柜(7)；
所述称重传感器(11)在涂敷管道时可实时称重抛射混凝土重量；
所述控制柜(7可)根据称重传感器(11)反馈数据实时控制涂敷小车的直线运动速度、管道旋转速度和升降高度。
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