自調(diào)式管道配重涂敷小車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及工程應(yīng)用領(lǐng)域，屬于管道配重生產(chǎn)設(shè)備范疇。
【背景技術(shù)】
[0002] 受海洋環(huán)境的影響，海洋管道鋪設(shè)過程中會(huì)受到海水浮力作用而產(chǎn)生漂移。對(duì)海 洋管道進(jìn)行混凝±配重就是一種有效克服海洋浮力防止漂移的方法，同時(shí)還能增加機(jī)械保 護(hù)W防止外界因素(比如船錯(cuò)、潮軟)對(duì)其產(chǎn)生的破壞。
[0003]海洋管道混凝±配重技術(shù)在國外已有廣范應(yīng)用，最著名的當(dāng)屬海洋石油產(chǎn)區(qū)，如 波斯灣、英國和挪威北海油田，都建設(shè)了規(guī)模巨大的海底管道工程。目前在國內(nèi)，海洋管道 混凝±配重技術(shù)尚不完善，而且沒有真正的海洋管道建設(shè)企業(yè)，從設(shè)備到施工標(biāo)準(zhǔn)等多數(shù) 依靠國外?；炷劳糠笤O(shè)備是海洋管道混凝±配重生產(chǎn)作業(yè)線的關(guān)鍵，如何用合理工藝方 法，把混凝±厚度均勻、表面平整的涂敷到管道上，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的技術(shù)要求。采用垂 直拋射法涂敷管道時(shí)，如圖1所示，混凝±進(jìn)入料斗1通過拋射輪巧日速拋射到管道3中屯、表 面，為了保證在管道表面形成均勻的混凝±層，拋射系統(tǒng)加設(shè)了刮板機(jī)構(gòu)4進(jìn)行整圓，塑料 膜纏繞6W利于后期養(yǎng)生。為了高效的涂敷管道，針對(duì)不同管徑管道生產(chǎn)要求所需的混凝± 用量不同，因此技術(shù)要求的拋射高度和運(yùn)動(dòng)速度不同，在生產(chǎn)不同管徑管道時(shí)則需更換設(shè) 備，嚴(yán)重制約了海洋配重管的生產(chǎn)效率及推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種自調(diào)式管道配重涂敷小車，滿足不同管徑管長管道的安裝要求， 減少設(shè)備的更換次數(shù)，提高工作效率，實(shí)時(shí)稱重混凝±配重量有效減少材料浪費(fèi)，安全可靠 高效的完成海洋管道的混凝±配重。
[000引本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的所采用的技術(shù)方案是：
[0006]本發(fā)明自調(diào)式管道配重涂敷小車主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、剪叉式升降臺(tái)、實(shí)時(shí)稱重 系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、鏈輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、支撐座、主 支撐輪和副支撐輪組成。同一涂敷小車上設(shè)置有間距大小不同的主副支撐輪，針對(duì)不同管 徑管道具有自調(diào)功能，大間距主支撐輪支撐大管徑管道，小間距副支撐輪支撐小管徑管道； 支撐輪外包覆有橡膠層，增加摩擦力防止打滑，且支撐輪一端設(shè)計(jì)有輪福，可對(duì)管道施加預(yù) 緊力起到軸向定位的作用。驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速器驅(qū)動(dòng)鏈輪傳動(dòng)，再通過兩組齒輪傳動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)支撐輪旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)管道轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]所述剪叉式升降臺(tái)主要由升降平臺(tái)、剪叉臂、液壓缸、底盤和車輪組成。剪叉臂的 長度根據(jù)升降高度要求確定，采用矩形截面的型鋼，截面大小根據(jù)受力分析確定；內(nèi)、外側(cè) 剪叉臂在中屯、轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接成剪叉，兩側(cè)剪叉臂的上、下端分別與升降平臺(tái)和底盤成轉(zhuǎn)動(dòng)和滑 動(dòng)聯(lián)接;液壓缸選用可自鎖液壓缸，其上端通過U形連接桿與升降平臺(tái)橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，液壓 缸活塞桿端部與底盤橫梁也采用轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)，使升降平臺(tái)起升有較好的穩(wěn)定 性。底盤采用矩形框架結(jié)構(gòu)，在其下部安裝行走車輪;在底盤外部安裝可伸縮支腿，其最大 伸出長度為0.3m，在吊裝管道時(shí)伸出、支撐在地面上，保證工作穩(wěn)定性，防止側(cè)翻和顛覆。
[0008]所述實(shí)時(shí)稱重系統(tǒng)由稱重傳感器和控制系統(tǒng)組成。在每個(gè)涂敷小車的支撐座下面 安裝稱重傳感器，其型號(hào)為TX-H3輪福式傳感器，抗偏載能力強(qiáng)、精度高、外形高度低、安裝 方便穩(wěn)定。在稱量時(shí)，將4只稱重傳感器的稱量數(shù)據(jù)相加即得到配重管道的重量。在工作過 程中，由于管道管徑、管長和混凝±涂敷厚度的變化，配重后管道的重量不同，為使固定稱 重裝置能夠滿足不同工況的生產(chǎn)要求，傳感器按照最大工況條件下其所需要承受的重量進(jìn) 行選擇，即按照稱量(管徑X管壁厚X管長）的管道混凝±配重層厚度工況選擇。傳感器稱 重重量為：G=JT()?；?rgS-rsS化2 化+Gi
[0009] 其中，傳感器稱重重量為G，支撐座和軸承座重量為Gl，管道密度為Pi，混凝±密度 為P2，管道內(nèi)徑為ri，管道外徑為K，配重層外徑為n，管道長度為^，混凝±層長度為L2。假 設(shè)工作過程中4只傳感器承受管道重量相等，則每只傳感器承受重量Gd滿足：
在選 擇傳感器時(shí)，需要考慮一定量程余量，取n= 15，則選取傳感器的最大稱量值Gmax滿足:Gmax = nG= 1.5XGO
[0010] 混凝±層是在管道的直線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中拋射在管道表面層疊纏繞形成的，管道 的直線運(yùn)動(dòng)是由涂敷小車在軌道上作直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，由此得到公式：
其中，管道角速度為《，管道直線運(yùn)動(dòng)速度為V，混凝±層的涂敷層數(shù)為N，管道轉(zhuǎn)化N角度所 需的時(shí)間為t，管道直線移動(dòng)距離為S。
[0011] 當(dāng)拋射的混凝上層寬度為W時(shí)，混凝±層的涂敷層數(shù)為N:
將管道混凝±層形成的圓柱面沿母線展開成平面，此時(shí)每個(gè)螺旋就變成一條斜線，斜線與 管道母線相應(yīng)垂線所形成的夾角就是螺旋角e，各斜線之間的軸向距離螺距為：
[0012]P= 3T(d+化)ta址;其中，防腐層厚度為h，管道直徑為d。
[0013]綜上可得：
；由此可知，根據(jù)拋射混凝±層寬 度和層數(shù)，可確定管道旋轉(zhuǎn)的角速度和直線運(yùn)動(dòng)速度的比例。
[0014]管道吊裝上去時(shí)，4只稱重傳感器的稱量數(shù)據(jù)相加即為配重前管道重量，涂敷時(shí)將 所測數(shù)據(jù)與涂敷前管道的重量進(jìn)行對(duì)比，即可得到配重混凝±重量?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)稱重 傳感器反饋的數(shù)據(jù)得出混凝±配重量，既而實(shí)時(shí)控制涂敷小車的直線運(yùn)動(dòng)速度和管道的旋 轉(zhuǎn)速度。
[0015]本發(fā)明具有W下有益效果或者優(yōu)點(diǎn)：1、同一涂敷小車上設(shè)置兩對(duì)間距不同的支撐 輪可分別滿足大小管徑管道的涂敷;2、控制系統(tǒng)可根據(jù)稱重系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào) 整管道的直線運(yùn)動(dòng)速度、旋轉(zhuǎn)速度和升降高度，利于提高配重管質(zhì)量;3、整個(gè)涂敷小車自動(dòng) 化程度高，大大提高混凝±在管道涂敷時(shí)的生產(chǎn)效率，剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、安全高效、維護(hù) 簡單方便。
【附圖說明】：
[0016]圖1為海洋管道混凝±配重的垂直拋射法示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明自調(diào)式管道配重涂敷小車結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為圖2自調(diào)式管道配重涂敷小車的剪叉式升降臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中：1.料斗，2.拋射輪，3.管道，4.整圓機(jī)構(gòu)，5.齒輪傳動(dòng)，6.塑料膜纏繞，7.剪叉 臂，8.升降平臺(tái)，9.主支撐輪，10.副支撐輪，11.支撐座，12.稱重傳感器，13.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，14. 底盤，15.車輪，16.可伸縮支腿，17.鏈輪傳動(dòng)，18.液壓缸。
【具體實(shí)施方式】：
[0020] 下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0021] 本發(fā)明自調(diào)式管道配重涂敷小車主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、剪叉式升降臺(tái)、實(shí)時(shí)稱重 系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)13、鏈輪傳動(dòng)17、齒輪傳動(dòng)5、支撐 座11、主支撐輪9和副支撐輪10組成。同一涂敷小車上設(shè)置有間距大小不同的主副支撐輪 (9、10)，大間距主支撐輪9支撐大管徑管道，小間距副支撐輪10支撐小管徑管道;主副支撐 輪(9、10)外均包覆有橡膠層，增加摩擦力防止打滑，且主副支撐輪(9、10)-端設(shè)計(jì)有輪福， 可對(duì)管道3施加預(yù)緊力起到軸向定位的作用。驅(qū)動(dòng)電機(jī)13經(jīng)過減速器驅(qū)動(dòng)鏈輪傳動(dòng)17,再通 過兩組齒輪傳動(dòng)巧E動(dòng)主副支撐輪(9、10)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)管道3轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0022] 所述剪叉式升降臺(tái)主要由剪叉臂7、升降平臺(tái)8、底盤14、車輪15和液壓缸18組成。 剪叉臂7的長度根據(jù)升降高度要求確定，采用矩形截面的型鋼，截面大小根據(jù)受力分析確 定；內(nèi)、外側(cè)剪叉臂7在中屯、轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接成剪叉，兩側(cè)剪叉臂7的上、下端分別與升降平臺(tái)8和底 盤14成轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)聯(lián)接;液壓缸18選用可自鎖液壓缸，其上端通過U形連接桿與升降平臺(tái)8 橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，液壓缸18活塞桿與底盤14橫梁也采用轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)，使升降平臺(tái) 8起升有較好的穩(wěn)定性。底盤14采用矩形框架結(jié)構(gòu)，在其下部安裝行走車輪15;在底盤14外 部安裝可伸縮支腿16,其最大伸出長度為0.3m，在吊裝管道時(shí)伸出、支撐在地面上，保證工 作穩(wěn)定性，防止側(cè)翻和顛覆。
[0023]所述實(shí)時(shí)稱重系統(tǒng)由稱重傳感器12和控制系統(tǒng)組成。在涂敷小車上每個(gè)支撐座11 下面安裝有稱重傳感器12。當(dāng)管道3吊裝上去時(shí)，4只稱重傳感器12的稱量數(shù)據(jù)相加即為配 重前管道3重量，涂敷時(shí)將所測數(shù)據(jù)與涂敷前管道3的重量進(jìn)行對(duì)比，即可得到拋射混凝± 重量。控制系統(tǒng)可根據(jù)稱重傳感器12反饋的數(shù)據(jù)得出混凝±配重量，既而實(shí)時(shí)控制涂敷小 車的直線運(yùn)動(dòng)速度、管道旋轉(zhuǎn)速度和升降高度。
[0024]W上所設(shè)及的度量單位，未做特殊說明的均為國際標(biāo)準(zhǔn)單位，參看下表。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 本發(fā)明自調(diào)式管道配重涂敷小車，主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、剪叉式升降臺(tái)、實(shí)時(shí)稱重系 統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成；同一涂敷小車上設(shè)置有間距大小不同的主副支撐輪(9、10)，大間距主 支撐輪(9)支撐大管徑管道，小間距副支撐輪(10)支撐小管徑管道； 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（13)經(jīng)過減速器驅(qū)動(dòng)鏈輪傳動(dòng)（17)，再通過兩組齒輪傳動(dòng)（5)驅(qū)動(dòng)主副 支撐輪(9、10)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)管道(3)轉(zhuǎn)動(dòng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自調(diào)式管道配重涂敷小車，其特征是:剪叉式升降臺(tái)主要由剪 叉臂(7)、升降平臺(tái)（8)、底盤(14)、車輪(15)和液壓缸(18)組成； 所述的剪叉臂(7)的上端和下端分別與升降平臺(tái)（8)和底盤(14)成轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)聯(lián)接； 所述液壓缸（18)上端和下端分別與升降平臺(tái)（8)和底盤（14)成轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，液壓支撐+剪 叉機(jī)械升降結(jié)構(gòu)，使升降平臺(tái)（8)起升有較好的穩(wěn)定性； 所述在底盤(14)外部安裝可伸縮支腿(16 )，保證工作穩(wěn)定性。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自調(diào)式管道配重涂敷小車，其特征是:實(shí)時(shí)稱重系統(tǒng)由稱重傳 感器（12)和控制系統(tǒng)組成;稱重傳感器（12)實(shí)時(shí)測量配重混凝土的重量，控制系統(tǒng)可根據(jù) 稱重傳感器(12)反饋的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)涂敷小車的直線運(yùn)動(dòng)速度、管道旋轉(zhuǎn)速度和升降高度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自調(diào)式管道配重涂敷小車，主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、剪叉式升降臺(tái)、實(shí)時(shí)稱重系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。同一涂敷小車上設(shè)置有間距大小不同的主副支撐輪，針對(duì)不同管徑管道具有自調(diào)功能，大間距主支撐輪支撐大管徑管道，小間距副支撐輪支撐小管徑管道；升降系統(tǒng)采用剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性，在底盤外部安裝可伸縮支腿，防止側(cè)翻和顛覆，稱重傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測混凝土的配重重量，控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器反饋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整涂敷小車的直線運(yùn)動(dòng)速度和旋轉(zhuǎn)速度。整個(gè)涂敷小車自動(dòng)化程度高，大大提高混凝土在管道涂敷時(shí)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】B05C13/02, B05C11/10
【公開號(hào)】CN105436044
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610004121
【發(fā)明人】張富曉, 雷凌, 孫靈, 黃志強(qiáng), 梁澍, 王芳
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日