CN112591032A - 一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备。采用模块组合式结构，主要由模块组装平台设备、工艺参数测量系统、液压驱动及控制系统组成，通过液压驱动及控制系统及工艺参数测量系统同步控制，测量数据的多通道采集和集中显示，可实现模块组装平台设备上模块装配过程姿态的自动化控制，实现静态、动态载荷下动力模块装配及调整，提高制造效率和质量。本发明通过液压传动系统及多液压缸高精度同步控制，测量数据的多通道采集和集中显示，可实现模块装配过程姿态的自动化控制。工作平稳、装配精度高、数据采集准确、操作简单。适宜作为一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备应用。

Description

一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备

技术领域

本发明涉及船舶领域的建造，特别是涉及一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备。

背景技术

在船舶的建造过程中，重量约400吨的机舱动力模块在舱外装配时，需要在静态、动态载荷下对模块进行支撑装配及精确调整，以获得更可靠、精密的质量。就目前常用的几种实现模块调整的方法而言，机械调整不易实现自动化，气压传动系统工作压力低，系统输出力小，而液压传动系统具有单位体积输出功率大、工作平稳、且易实现自动化的特点，较符合同步调整的技术要求；但对于多液压缸同步系统,增加了各输出通道间的耦合,尤其是在大负载以及大偏载情况下,由于元件泄漏、负载变化以及元件死区等因素的影响,实现多液压高精度同步控制具有较大的难度。急需一种适用于400吨级大型复杂动力模块装配及调整的精密组合式工艺设备。

发明内容

为了能够实现400吨级船舶动力模块装配及调整，提高制造效率和质量，本发明提供了一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备。该工艺设备由模块组装平台设备、工艺参数测量系统、液压驱动及控制系统配套组合而成，通过液压传动系统及多液压缸高精度同步控制，测量数据的多通道采集和集中显示，可实现模块装配过程姿态的自动化控制，实现静态、动态载荷下模块支撑装配及精确调整，解决船舶制造效率和质量的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备采用模块组合式结构，主要由模块组装平台设备、工艺参数测量系统、液压驱动及控制系统组成，通过液压驱动及控制系统及工艺参数测量系统同步控制，测量数据的多通道采集和集中显示，可实现模块组装平台设备上模块装配过程姿态的自动化控制，实现静态、动态载荷下动力模块装配及调整，提高制造效率和质量。

为了进一步地解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的模块组装平台设备中，所述模块组装平台设备由组装支撑平台、平台液压调整装置、模块顶升液压调整装置、可调式刚性支撑和组装操作平台组合而成，提供在模块装配过程中的支撑功能，并实现对支撑平台高度和水平度的调整，同时满足组装过程中人员操作的需求。

进一步地，所述组装支撑平台为“H”型框架式结构，由上支撑梁、上立柱、顶升支柱、下立柱、底架和侧限位座组成，底架由横梁、下支撑梁组焊为整体，每根下支撑梁下端装配平台液压调整装置；下支撑梁、上立柱、顶升支柱、下立柱均组焊后去应力、精加工；底架的横梁、下支撑梁先分别组焊，再总体组焊成底架，去应力、精加工；最后将各精加工零、部件用螺栓联结成整体。

进一步地，所述平台液压调整装置由平衡阀、位移传感器、压力传感器、油缸本体、机械锁定机构组成，位移传感器、压力传感器读数反馈给液压驱动及控制系统，平衡阀接受控制系统指令平衡进出液压油量，维持油缸压力稳定，实现对组装支撑平台高度和水平度的调整。

进一步地，所述模块顶升液压调整装置分为艉部顶升液压调整装置和艏部顶升液压调整装置，由平衡阀组、位移传感器、压力传感器、油缸本体、伺服泵组、伺服驱动器、机械锁定机构组成，位移传感器、压力传感器读数反馈给液压驱动及控制系统，平衡阀接受控制系统指令平衡进出液压油量，维持油缸压力稳定，实现对模块高度和水平度的调整。

进一步地，所述可调式刚性支撑由调节底座和调节螺帽组成，采用螺纹旋入式结构设计，连接模块与组装支撑平台，通过调整螺纹旋入深度，实现对模块高度和水平度的精确调整。

进一步地，所述组装操作平台分布在组装支撑平台两侧，两侧集成人员操作平台、人员行走斜梯，平台前后设置可拆式连接撑杆减小平台变形，平台底部设计专门的支撑底板减小地面压强，同时组装支撑平台预留与液压操作台、液压站、电控箱和测量站的安装接口。

进一步地，所述工艺参数测量系统包括水平测量系统和视频监视系统，主要设备包括静力水准仪、信号传输解调器、配套工装、摄像机和显示器；在支撑平台两侧的上平面各安装光纤光栅静力水准仪；获取各控制点的位移通过调平油缸将支撑平台上表面调至水平；根据点的垂直位移，通过模型得出顶升油缸的调整量，通过控制系统控制调平油缸将筏架的垂直减振器的安装平面调至水平。

进一步地，所述水平度测量系统由静力水准仪、信号传输解调器以及相关安装配件组成，用于测量组装支撑平台及模块安装面的相对水平，为组装支撑平台和模块安装面调平提供数据支撑。

进一步地，所述视频监视系统主要由摄像机、显示器、硬盘录像机及相应的电缆、安装工装组成，用于在模块进舱过程中对指定部位进行视频监视。

进一步地，所述液压驱动及控制系统中，液压驱动通过液压泵站、两套独立的液压系统进行驱动控制，系统完全对称，包括电机、油泵、电液比例溢流阀、电磁换向阀、油箱及附件；顶升和横向的调整，通过快速接头接油源实现；其中液压控制系统通过液压操纵台，实现主控系统控制，依据控制模型、根据信号控制油缸的伸缩及伸缩位移。

积极效果，由于本发明采用模块组装平台设备、工艺参数测量系统、液压驱动及控制系统配套组合而成。通过液压传动系统及多液压缸高精度同步控制，测量数据的多通道采集和集中显示，可实现模块装配过程姿态的自动化控制。工作平稳、装配精度高、数据采集准确、操作简单。承载能力及自动化调整精度高。适宜作为一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备应用。

附图说明

图1为本发明侧视图；

图2为本发明主视图；

图3为本发明俯视图；

图4为可调式刚性支撑示意图。

图中，1.侧限位座，2.上支撑梁，3.上立柱，4.下支撑梁，5.艉部顶升液压调整装置，6.艏部顶升液压调整装置，7.液压泵站，8.下立柱，9.液压操纵台，10.顶升支柱，11.底架，12.横梁，13.调平油缸，14.静力水准仪，15.可调式刚性支撑，16.调节底座，17.调节螺帽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

据图所示，一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备采用模块组合式结构，主要由模块组装平台设备、工艺参数测量系统、液压驱动及控制系统组成，

通过液压驱动及控制系统及工艺参数测量系统同步控制，测量数据的多通道采集和集中显示，可实现模块组装平台设备上模块装配过程姿态的自动化控制，实现静态、动态载荷下动力模块装配及调整，提高制造效率和质量。

所述模块组装平台设备由组装支撑平台、平台液压调整装置、模块顶升液压调整装置、可调式刚性支撑15和组装操作平台组合而成，提供在模块装配过程中的支撑功能，并实现对支撑平台高度和水平度的调整，同时满足组装过程中人员操作的需求。

所述组装支撑平台为“H”型框架式结构，长×宽×高：14200mm×8760mm×6660mm，由二根上支撑梁2、十四根上立柱3、四根顶升支柱10、十根下立柱8、一件底架11和二件侧限位座1组成，底架11由七根横梁12、二根下支撑梁4组焊为整体，每根下支撑梁4下端装配平台液压调整装置，共十只；下支撑梁4、上立柱3、顶升支柱10、下立柱8均组焊后去应力、精加工；底架11的横梁12、下支撑梁4先分别组焊，再总体组焊成底架11，去应力、精加工；最后将各精加工零、部件用螺栓联结成整体。

所述平台液压调整装置由平衡阀、位移传感器、压力传感器、油缸本体、机械锁定机构组成，位移传感器、压力传感器读数反馈给液压驱动及控制系统，平衡阀接受控制系统指令平衡进出液压油量，维持油缸压力稳定。实现对组装支撑平台高度和水平度的调整，单台承载能力强，带行程传感器，调整精度高，具备机械自锁功能，安全性好。其设计参数如下：①工作压力25Mpa；②缸径φ280mm，杆径φ200mm；③承载＞100t；④行程220mm；⑤控制精度0.02mm。油缸本体由40Cr锻件加工而成，整套装置调整精度高，具备机械自锁功能，安全性好。

所述模块顶升液压调整装置分为艉部顶升液压调整装置5和艏部顶升液压调整装置6，由平衡阀组、位移传感器、压力传感器、油缸本体、伺服泵组、伺服驱动器、机械锁定机构组成，位移传感器、压力传感器读数反馈给液压驱动及控制系统，平衡阀接受控制系统指令平衡进出液压油量，维持油缸压力稳定。实现对模块高度和水平度的调整，单台承载能力强，带行程传感器，调整精度高，具备机械自锁功能，安全性好。伺服泵采用微排量精密柱塞泵，排量为0.4cm³/rev，额定压力30MPa，转动惯量为20kg.mm²。油缸本体由40Cr锻件加工而成，设计参数如下：①工作压力31Mpa；②缸径φ280mm，杆径φ200mm；③承载＞150t；④行程320mm；⑤；控制精度0.01mm。

所述可调式刚性支撑15由调节底座16和调节螺帽17组成，共十四只，采用螺纹旋入式结构设计，连接模块与组装支撑平台，通过调整螺纹旋入深度，实现对模块高度和水平度的精确调整。其单台承载能力不低于45吨，调整范围230mm～300mm。

所述组装操作平台分布在组装支撑平台两侧，两侧集成人员操作平台、人员行走斜梯，平台前后设置可拆式连接撑杆减小平台变形，平台底部设计专门的支撑底板减小地面压强，同时组装支撑平台预留与液压操作台、液压站、电控箱和测量站的安装接口。具有足够的强度、刚度及稳定性，主体尺寸与支撑平台相匹配，长×宽×高：12500mm×1100mm×1735mm，通过螺栓与组装支撑平台连接牢靠，以确保在施工过程中人员和设备安全。

所述工艺参数测量系统包括水平测量系统和视频监视系统，主要设备包括静力水准仪14、信号传输解调器、配套工装、摄像机和显示器。在支撑平台两侧的上平面各安装五个光纤光栅静力水准仪14；获取各控制点的位移通过十个调平油缸13将支撑平台上表面调至水平；根据静力水准仪14的垂直位移，通过模型得出四个顶升油缸的调整量，通过控制系统控制调平油缸13将筏架的垂直减振器的安装平面调至水平。

所述水平测量系统由二十四个静力水准仪14，静力水准仪14外形尺寸：φ92mm×59mm，使用温度：-30至+80℃，量程：50mm，精度：±0.1mm，、信号传输解调器以及相关安装配件组成，用于测量组装支撑平台及模块安装面的相对水平，为组装支撑平台和模块安装面调平提供数据支撑。

所述视频监视系统主要由摄像机、显示器、硬盘录像机及相应的电缆、安装工装组成，用于在模块进舱过程中对指定部位进行视频监视。

所述液压驱动及控制系统中，液压驱动通过液压泵站7、两套独立的液压系统进行驱动控制，系统完全对称，包括电机、油泵、电液比例溢流阀、电磁换向阀、油箱及附件；顶升和横向的调整，通过快速接头接油源实现；其中液压控制系统通过液压操纵台9，实现主控系统控制，依据控制模型、根据信号控制油缸的伸缩及伸缩位移。

具体实施例：

400吨级复杂动力模块精确装配及调整工艺设备的主要技术参数如下：

（1）模块组装平台设备

主体尺寸：长×宽×高：～14200mm×8760mm×6660mm；

结构强度：静态承载能力≥600t；

结构刚度：平台上支撑面最大侧向变形不超过1mm，最大垂向变形不超过1mm；

平台所有底部和上部支撑面的平面度不大于0.25mm/m；

平台支撑面与转运车辆顶升面连接接口匹配，连接结构面平面度不大于0.25mm/m；

平台下面板与上面板的平行度公差等级为9级（GB/T1184）；

平台液压调整装置单台承载能力≥100吨，具有机械锁紧功能；

平台液压调整装置调整范围：垂向220mm；

模块顶升液压调整装置单台承载能力≥150吨，具有机械锁紧功能；

平台液压调整装置调整范围：垂向320mm；

可调式刚性支撑15单台承载能力不低于45吨，调整范围230mm～300mm；

操作平台承载能力：≮5吨。

（2）工艺参数测量系统

组装支撑平台、模块安装面水平度测量精度不低于0.10mm。

（3）液压驱动及控制系统

控制平台液压调整装置单台调整精度不低于0.02mm，多点顶升同步精度不低于0.1mm；控制模块顶升液压调整装置单台调整精度不低于0.01mm，多点顶升同步精度不低于0.1mm。

本发明的优点：

（1）模块组装平台设备

a.能够作为模块组装的支撑台架，底部支撑能根据需要垂向精确可调；

b.实现平台及模块水平调整；

c.提供人员施工操作的充足空间。

（2）工艺参数测量系统

实现支撑平台状态测量、模块状态测量、工艺参数集中显示与控制等，并能记录与集中显示。

（3）液压驱动及控制系统

a.向液压设备提供稳定持续的液压动力；

b.控制液压设备按规定指令动作，集成显示、存储工作参数，并实现报警、手动和自动控制功能。

本发明的特点：

（1）承载能力强，静态承载能力≥600t。

（2）实现筏架及模块垂向精确调整，垂向调整范围≥200mm。

（3）实现支撑平台水平状态精确测量、模块水平状态测量，并能记录与集中显示。

（4）液压驱动稳定，集成显示、存储工作参数，并实现报警、手动和自动控制功能。

（5）操作简单。操作人员在较短的时间内能掌握其操作要领。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：采用模块组合式结构，主要由模块组装平台设备、工艺参数测量系统、液压驱动及控制系统组成，通过液压驱动及控制系统及工艺参数测量系统同步控制，测量数据的多通道采集和集中显示，可实现模块组装平台设备上模块装配过程姿态的自动化控制，实现静态、动态载荷下动力模块装配及调整，提高制造效率和质量；

所述模块组装平台设备由组装支撑平台、平台液压调整装置、模块顶升液压调整装置、可调式刚性支撑（15）和组装操作平台组合而成，提供在模块装配过程中的支撑功能，并实现对支撑平台高度和水平度的调整，同时满足组装过程中人员操作的需求；

所述工艺参数测量系统包括水平测量系统和视频监视系统，主要设备包括静力水准仪（14）、信号传输解调器、配套工装、摄像机和显示器；在支撑平台两侧的上平面各安装光纤光栅静力水准仪（14）；获取各控制点的位移通过调平油缸（13）将支撑平台上表面调至水平；根据点的垂直位移，通过模型得出顶升油缸的调整量，通过控制系统控制调平油缸（13）将筏架的垂直减振器的安装平面调至水平；

所述液压驱动及控制系统中，液压驱动通过液压泵站（7）、两套独立的液压系统进行驱动控制，系统完全对称，包括电机、油泵、电液比例溢流阀、电磁换向阀、油箱及附件；顶升和横向的调整，通过快速接头接油源实现；其中液压控制系统通过液压操纵台（9），实现主控系统控制，依据控制模型、根据信号控制油缸的伸缩及伸缩位移。

2.根据权利要求1所述的一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：

所述组装支撑平台为“H”型框架式结构，由上支撑梁（2）、上立柱（3）、顶升支柱（10）、下立柱（8）、底架（11）和侧限位座（1）组成，底架（11）由横梁（12）、下支撑梁（4）组焊为整体，每根下支撑梁（4）下端装配平台液压调整装置；下支撑梁（4）、上立柱（3）、顶升支柱（10）、下立柱（8）均组焊后去应力、精加工；底架（11）的横梁（12）、下支撑梁（4）先分别组焊，再总体组焊成底架（11），去应力、精加工；最后将各精加工零、部件用螺栓联结成整体。

3.根据权利要求1所述的一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：

所述平台液压调整装置由平衡阀、位移传感器、压力传感器、油缸本体、机械锁定机构组成，位移传感器、压力传感器读数反馈给液压驱动及控制系统，平衡阀接受控制系统指令平衡进出液压油量，维持油缸压力稳定，实现对组装支撑平台高度和水平度的调整。

4.根据权利要求1所述的一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：

所述模块顶升液压调整装置分为艉部顶升液压调整装置（5）和艏部顶升液压调整装置（6），由平衡阀组、位移传感器、压力传感器、油缸本体、伺服泵组、伺服驱动器、机械锁定机构组成，位移传感器、压力传感器读数反馈给液压驱动及控制系统，平衡阀接受控制系统指令平衡进出液压油量，维持油缸压力稳定，实现对模块高度和水平度的调整。

5.根据权利要求1所述的一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：

所述可调式刚性支撑（15）由调节底座（16）和调节螺帽（17）组成，采用螺纹旋入式结构设计，连接模块与组装支撑平台，通过调整螺纹旋入深度，实现对模块高度和水平度的精确调整。

6.根据权利要求1所述的一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：

所述组装操作平台分布在组装支撑平台两侧，两侧集成人员操作平台、人员行走斜梯，平台前后设置可拆式连接撑杆减小平台变形，平台底部设计专门的支撑底板减小地面压强，同时组装支撑平台预留与液压操作台、液压站、电控箱和测量站的安装接口。

7.根据权利要求1所述的一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：

所述水平测量系统由静力水准仪（14）、信号传输解调器以及相关安装配件组成，用于测量组装支撑平台及模块安装面的相对水平，为组装支撑平台和模块安装面调平提供数据支撑。

8.根据权利要求1所述的一种400吨级船舶动力模块装配及调整工艺设备，其特征是：

所述视频监视系统主要由摄像机、显示器、硬盘录像机及相应的电缆、安装工装组成，用于在模块进舱过程中对指定部位进行视频监视。

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