船舶塢排維修作業(yè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

李　雪，綦化樂(lè)，陳亞?wèn)|，顧　因，孫　崢

(鎮(zhèn)江船艇學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

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船舶塢排維修作業(yè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

李雪，綦化樂(lè)，陳亞?wèn)|，顧因，孫崢

(鎮(zhèn)江船艇學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

針對(duì)目前船舶維修作業(yè)缺乏制式登高作業(yè)裝置的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種適合船舶塢排維修的作業(yè)平臺(tái)，利用全回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)行走裝置和三門(mén)架對(duì)置升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的原地全方位轉(zhuǎn)向、行走及工作臺(tái)面的升降。該平臺(tái)具有便捷、高效和安全等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足塢排維修作業(yè)需要。

塢排維修作業(yè)平臺(tái)；三門(mén)架；普通輪

目前國(guó)內(nèi)、外船舶塢排維修登高作業(yè)設(shè)備主要有腳手架、吊籃或輪式折臂起重機(jī)等。其中，腳手架搭建繁瑣，攀爬困難，高度調(diào)節(jié)不便；吊籃操作要求高，作業(yè)安全性差；輪式折臂起重機(jī)成本高，作業(yè)場(chǎng)地受限，不能多人同時(shí)作業(yè)。針對(duì)這種現(xiàn)狀設(shè)計(jì)船舶塢排維修作業(yè)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)作業(yè)平臺(tái))。

1　整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

作業(yè)平臺(tái)主要由底座、三級(jí)門(mén)架、工作平臺(tái)、液壓支腿、驅(qū)動(dòng)輪、液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等組成[1]，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1　船舶塢排維修作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意

作業(yè)平臺(tái)的升降機(jī)構(gòu)由2個(gè)對(duì)置的3級(jí)門(mén)架構(gòu)成，2個(gè)載人工作平臺(tái)分別安裝在2個(gè)對(duì)置的3級(jí)門(mén)架上，每個(gè)工作臺(tái)既可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以通過(guò)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將連接板搭接在一起，實(shí)現(xiàn)組合運(yùn)行，有效滿(mǎn)足器材設(shè)備攜運(yùn)、作業(yè)空間拓展的現(xiàn)實(shí)需求[2]。平臺(tái)工作時(shí)，首先將位于平臺(tái)4個(gè)角落上的液壓支腿展開(kāi)。3級(jí)門(mén)架的升降和液壓支腿的收放是通過(guò)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其控制可通過(guò)操作平臺(tái)底座上的下控制柜或安裝在工作平臺(tái)上的控制箱來(lái)完成。作業(yè)平臺(tái)的整體位置移動(dòng)由可180°回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)[3]。由程序控制器控制驅(qū)動(dòng)輪的前后直線(xiàn)行走、行進(jìn)中的轉(zhuǎn)彎和橫移(通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪原地90°轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)橫移)。

表1　作業(yè)平臺(tái)性能參數(shù)

2　關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.13級(jí)門(mén)架

門(mén)架是平臺(tái)的重要組成部分，其作用是帶動(dòng)其上連接工作平臺(tái)的升降。門(mén)架由內(nèi)、中和外3節(jié)組成[4]。工作平臺(tái)和內(nèi)架上的各滾輪組分別安放在內(nèi)架和外架立柱的槽內(nèi)，滾輪組構(gòu)成工作平臺(tái)，內(nèi)架、中架和外架相互之間的活動(dòng)聯(lián)系，起傳力和導(dǎo)向作用。

如圖2所示，工作平臺(tái)掛在工作平臺(tái)橫梁上；工作平臺(tái)受起升鏈條的牽引，并以其縱、側(cè)向滾輪為“車(chē)輪”，以?xún)?nèi)門(mén)架為“活動(dòng)導(dǎo)軌”作升降運(yùn)動(dòng)；內(nèi)門(mén)架則受起升液壓缸的頂推，也以其縱、側(cè)向滾輪為“車(chē)輪”，以外門(mén)架2為“固定導(dǎo)軌”而升降；外門(mén)架的下鉸座鉸接在驅(qū)動(dòng)橋殼或車(chē)架上，上端頂在一個(gè)浮動(dòng)橫梁上，自由提升結(jié)束后即與內(nèi)門(mén)架上橫梁重疊[5]。起升鏈條的一端固定在起升液壓缸筒上(相當(dāng)于固定在外門(mén)架上)，中部繞過(guò)固定在浮動(dòng)橫梁上的鏈輪后，另一端掛住工作平臺(tái)。

2.2液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)除油箱及其管路外，由工作油泵和電機(jī)作為動(dòng)力元件，多路換向閥，限速閥等作為控制元件，油缸作為執(zhí)行元件[6]，見(jiàn)圖3。

圖2　平臺(tái)門(mén)架結(jié)構(gòu)

液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件主要可分為兩部分：平臺(tái)起升油缸、支腿油缸。油泵輸出的壓力油分別進(jìn)入到工作裝置和支腿操縱機(jī)構(gòu)，通過(guò)前后傾手柄使多路換向閥的滑閥移動(dòng)以改變液壓油的流動(dòng)方向，從而控制平臺(tái)起升油缸與門(mén)架支腿油缸，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的升降和支腿的伸縮[7]。最后油液將再度重返油箱，如此不斷循環(huán)，液壓系統(tǒng)是平臺(tái)工作過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)[8]。

2.3全回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪

2.3.1控制方式

驅(qū)動(dòng)輪采用普通輪，其全回方位回轉(zhuǎn)控制采用一個(gè)工程機(jī)械控制器作為主控器，主控器采用CAN2.0B網(wǎng)絡(luò)控制方式，與2臺(tái)驅(qū)動(dòng)控制器通訊控制，將速度命令、制動(dòng)命令、啟動(dòng)命令、停止命令等發(fā)給AC-S2驅(qū)動(dòng)控制器，差速驅(qū)動(dòng)控制見(jiàn)圖4[9]。

圖4　差速驅(qū)動(dòng)控制示意

采用遙控器方式，遙控器設(shè)置2個(gè)遙桿，如圖5所示。一個(gè)橫向撥動(dòng)，一個(gè)豎向撥動(dòng)，橫向表示轉(zhuǎn)彎，往左邊撥動(dòng)即左邊轉(zhuǎn)彎，右邊撥動(dòng)即右邊轉(zhuǎn)彎，撥得越多，轉(zhuǎn)彎角度越大。豎向撥動(dòng)表示速度控制，往前撥動(dòng)表示前進(jìn)，越往前撥，往后撥動(dòng)表示后退，撥得越多，速度越快。

圖5　搖桿

2.3.2實(shí)現(xiàn)方式

4輪總成分為轉(zhuǎn)向控制閥，動(dòng)力缸、轉(zhuǎn)向橫拉桿等組成，如圖6所示。轉(zhuǎn)向控制閥、動(dòng)力缸組成為一整體。轉(zhuǎn)向齒條與轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸運(yùn)動(dòng)軸是一體。轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)通過(guò)方向柱，轉(zhuǎn)向搖臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向控制閥，從而將液壓油導(dǎo)入活塞一邊，活塞另一邊連通回油油道，推動(dòng)轉(zhuǎn)向拉桿移動(dòng)，改變輪方向，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向[10]。

圖6　轉(zhuǎn)向控制示意

轉(zhuǎn)向控制閥采用液壓常流式。不轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥保持開(kāi)啟，高壓油直接從轉(zhuǎn)向閥流回儲(chǔ)油壺，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的活塞兩邊工作腔，由于都與低壓油管相通而不起作用。進(jìn)入轉(zhuǎn)向機(jī)的油壓進(jìn)入控制閥又流回儲(chǔ)油壺內(nèi)，稱(chēng)為常流式。轉(zhuǎn)向油泵實(shí)際處于空載，增加了使用壽命。轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥將高壓油送入一側(cè)的動(dòng)力缸工作腔，另一側(cè)工作腔連通回油，液壓推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的助力。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)到達(dá)到左或右極限時(shí)，此時(shí)助力油泵輸出油壓的最大值。此時(shí)助力泵處于最大的載荷。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)向油泵壽命長(zhǎng)、泄漏少，消耗功率也較少。

3　樣機(jī)與試驗(yàn)

研制的作業(yè)平臺(tái)樣機(jī)見(jiàn)圖7。

圖7　平臺(tái)外觀

為了檢驗(yàn)平臺(tái)的性能，在煙臺(tái)某船隊(duì)進(jìn)行了為期1年的空載試驗(yàn)、負(fù)荷試驗(yàn)、行走適應(yīng)性試驗(yàn)和維修作業(yè)等試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該平臺(tái)可以快速高效地進(jìn)行維修作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)想。

4　結(jié)論

針對(duì)船舷側(cè)為曲面，船體維修時(shí)需經(jīng)常改變平臺(tái)與船舷的相對(duì)位置，利用普通輪全回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)原地直行、轉(zhuǎn)彎及橫移，滿(mǎn)足了船舶維修作業(yè)的特殊需要。該平臺(tái)適用于2 000 t以下船舶修造行業(yè)塢排上的修造作業(yè)。在今后的工作中，應(yīng)進(jìn)一步提高平臺(tái)的最大升降高度和穩(wěn)定性，為更大噸位船舶的塢排修造作業(yè)提供制式裝備。

[1] 綦化樂(lè),陳亞?wèn)|.船舶塢排升降機(jī)：N103482541A[P].2014-01-01.

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Design of Platform for Ship Dock Row Maintenance Working

LI Xue, QI Hua-le, CHEN Ya-dong, GU Yin, SUN Zheng

(Zhenjiang Watercraft College of PLA, Zhenjiang Jiangsu 212003, China)

Because of the ship-repairing industry lacking of the standard high-elevation equipment, a kind of platform is designed for maintenance working on the ship dock and ship slipway occasion. By using the full rotary driving walking device and the triple-stage masts lifting mechanism, the platform can roll at every direction at its ground and move, the working face also can moving up or down. The platform has advantages of convenience, efficient and security. It can satisfy the requirements for ship dock row maintenance working.

platform for ship dock row maintenance working; triple-stage masts mechanism; common wheel

2016-03-09

2016-04-18

中國(guó)人民解放軍總裝備部通用裝備保障部下達(dá)2010年度通用裝備保障科研項(xiàng)目(通裝[2010]115)

李雪(1978—)，男，碩士，講師

U672

A

1671-7953(2016)04-0033-04

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.04.008

研究方向:船艇可靠性

E-mail:lixue_cumt@sohu.com