李　雪，綦化樂，陳亞東，顧　因，孫　崢

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

?

船舶塢排維修作業(yè)平臺的設(shè)計(jì)

李雪，綦化樂，陳亞東，顧因，孫崢

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

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

塢排維修作業(yè)平臺；三門架；普通輪

目前國內(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)場地受限，不能多人同時作業(yè)。針對這種現(xiàn)狀設(shè)計(jì)船舶塢排維修作業(yè)平臺(以下簡稱作業(yè)平臺)。

1　整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

作業(yè)平臺主要由底座、三級門架、工作平臺、液壓支腿、驅(qū)動輪、液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等組成[1]，結(jié)構(gòu)見圖1，技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1　船舶塢排維修作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)示意

作業(yè)平臺的升降機(jī)構(gòu)由2個對置的3級門架構(gòu)成，2個載人工作平臺分別安裝在2個對置的3級門架上，每個工作臺既可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以通過螺旋傳動機(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]。平臺工作時，首先將位于平臺4個角落上的液壓支腿展開。3級門架的升降和液壓支腿的收放是通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其控制可通過操作平臺底座上的下控制柜或安裝在工作平臺上的控制箱來完成。作業(yè)平臺的整體位置移動由可180°回轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪實(shí)現(xiàn)[3]。由程序控制器控制驅(qū)動輪的前后直線行走、行進(jìn)中的轉(zhuǎn)彎和橫移(通過驅(qū)動輪原地90°轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)橫移)。

表1　作業(yè)平臺性能參數(shù)

2　關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.13級門架

門架是平臺的重要組成部分，其作用是帶動其上連接工作平臺的升降。門架由內(nèi)、中和外3節(jié)組成[4]。工作平臺和內(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，內(nèi)架、中架和外架相互之間的活動聯(lián)系，起傳力和導(dǎo)向作用。

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

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]，見圖3。

圖2　平臺門架結(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)，通過前后傾手柄使多路換向閥的滑閥移動以改變液壓油的流動方向，從而控制平臺起升油缸與門架支腿油缸，實(shí)現(xiàn)平臺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)是平臺工作過程中的重要環(huán)節(jié)[8]。

2.3全回轉(zhuǎn)驅(qū)動輪

2.3.1控制方式

驅(qū)動輪采用普通輪，其全回方位回轉(zhuǎn)控制采用一個工程機(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臺驅(qū)動控制器通訊控制，將速度命令、制動命令、啟動命令、停止命令等發(fā)給AC-S2驅(qū)動控制器，差速驅(qū)動控制見圖4[9]。

圖4　差速驅(qū)動控制示意

采用遙控器方式，遙控器設(shè)置2個遙桿，如圖5所示。一個橫向撥動，一個豎向撥動，橫向表示轉(zhuǎn)彎，往左邊撥動即左邊轉(zhuǎn)彎，右邊撥動即右邊轉(zhuǎn)彎，撥得越多，轉(zhuǎn)彎角度越大。豎向撥動表示速度控制，往前撥動表示前進(jìn)，越往前撥，往后撥動表示后退，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，動力缸、轉(zhuǎn)向橫拉桿等組成，如圖6所示。轉(zhuǎn)向控制閥、動力缸組成為一整體。轉(zhuǎn)向齒條與轉(zhuǎn)向動力缸運(yùn)動軸是一體。轉(zhuǎn)動方向盤通過方向柱，轉(zhuǎn)向搖臂帶動轉(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，推動轉(zhuǎn)向拉桿移動，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，轉(zhuǎn)向控制閥保持開啟，高壓油直接從轉(zhuǎn)向閥流回儲油壺，轉(zhuǎn)向動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)入控制閥又流回儲油壺內(nèi)，稱為常流式。轉(zhuǎn)向油泵實(shí)際處于空載，增加了使用壽命。轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向控制閥將高壓油送入一側(cè)的動力缸工作腔，另一側(cè)工作腔連通回油，液壓推動活塞實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的助力。當(dāng)轉(zhuǎn)動方向盤到達(dá)到左或右極限時，此時助力油泵輸出油壓的最大值。此時助力泵處于最大的載荷。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)向油泵壽命長、泄漏少，消耗功率也較少。

3　樣機(jī)與試驗(yàn)

研制的作業(yè)平臺樣機(jī)見圖7。

圖7　平臺外觀

為了檢驗(yàn)平臺的性能，在煙臺某船隊(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

針對船舷側(cè)為曲面，船體維修時需經(jīng)常改變平臺與船舷的相對位置，利用普通輪全回轉(zhuǎn)驅(qū)動技術(shù)實(shí)現(xiàn)了平臺原地直行、轉(zhuǎn)彎及橫移，滿足了船舶維修作業(yè)的特殊需要。該平臺適用于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,陳亞東.船舶塢排升降機(jī)：N103482541A[P].2014-01-01.

[2] 葛永飛.舞臺升降機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2004(22):108-111.

[3] 林海,李建萍.5t叉車門架鏈條連接板的結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修,2015(1):93-94.

[4] 石一兵.叉車三級門架的設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,1977(4):62-63

[5] 周雄.三峽升船機(jī)塔柱高空作業(yè)升降平臺研究與應(yīng)用[J].中國工程科學(xué),2013(9):83-86.

[6] 劉濤,羅念寧.高空作業(yè)車輛升降機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動,2005(9).12-13.

[7] 曹鵬舉.一種雷達(dá)用車載液壓升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2009(10).24-27.

[8] 谷青松.飛機(jī)維修升降平臺車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動,2005(9):18-19.

[9] 段晨東.高空作業(yè)平臺CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制,2011(2):318-321.

[10] 馬全軍,全方位行走AGV輪系的研究[J].機(jī)電工程,2002,19(1):45-47.

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