一种用于海洋基桩安装的夹持翻转装置的制作方法

本发明涉及一种用于海洋基桩安装的夹持翻转装置，属于海洋工程领域。

背景技术：

海洋基桩翻转作业是通过吊机或翻转装置将放置在工程船上基桩从水平状态翻转至竖直状态。目前对于一些直径小、重量轻的基桩，可以由吊机直接从船上翻转。但对于一些直径大，重量大的基桩，就必须采用翻转装置辅助吊机翻转基桩。若采用直接翻转基桩会对吊机起吊能力产生巨大要求，且在翻转过程中基桩会损伤甲板。采用翻转装置辅助吊机翻转基桩可以减小对吊机要求，增加工作效率。同时由于工程船停泊位置偏差等原因可能造成基桩安装位置出现偏差。因此开发一种集夹持、翻转、调整功能于一身的夹持翻转装置，对于海洋基桩的高效低成本安装是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种用于海洋基桩安装的夹持翻转装置，是一种用于海洋基桩安装的夹持翻转装置是在海洋基桩安装过程中辅助吊机翻转基桩的装置，完成翻转海洋基桩的任务，减小工程时间与成本。

本发明的目的是这样实现的：包括导向支撑体，在导向支撑体上设置有一对底座，两个底座上分别铰接有支撑架一和支撑架二，支撑架一和支撑架二之间分别设置有固定夹紧臂和固定滚轮臂，且固定夹紧臂和固定滚轮臂分别位于支撑架的两端，支撑架一的一端上铰接有夹紧臂，在夹紧臂与支撑架一之间设置有大推动液压缸，支撑架一另一端和支撑架二的另一端上分别铰接有滚轮左臂和滚轮右臂，支撑架一和滚轮右臂之间、支撑架二与滚轮左臂之间分别设置有一个小推动液压缸，夹紧臂的端部、滚轮右臂的端部均设置有实现锁紧的锁紧机构，固定夹紧臂和夹紧臂的内表面分别设置有夹紧块，滚轮左臂、滚轮右臂和固定滚轮臂上分别设置有导向块，每个底座上铰接有翻转液压缸，每个翻转液压缸的输出端连接有连接轴，每个连接轴的端部与三角板的一端铰接，每个三角板的第二端铰接有连杆，每个连杆的端部铰接在对应的底座上，每个三角板的第三端与对应的支撑架铰接，所述导向支撑体端部伸入至外框内，且外框端部内表面设置有燕尾槽导轨，导向支撑体端部外表面设置有燕尾槽滑块，燕尾槽滑块设置在燕尾槽导轨中，所述外框端部外表面设置有滑块，滑块设置在平衡架上的导轨中。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.还包括调整机构，所述调整机构包括回转调整部分和直线调整部分，所述回转调整部分包括外壳、设置在外壳内的底部支撑筒、回转支撑、上部支撑筒，回转支撑外圈的下端与底部支撑筒上端固连，上部支撑筒与回转支撑内圈固连，所述上部支撑筒上社会中有连接架，连接架上设置有回转电机，回转电机的输出端连接的回转小齿轮，回转小齿轮与回转支撑的外齿啮合，上部支撑筒的上端穿过外壳后与外框固连，所述直线调整部分包括安装在导向支撑体内的行走底座、设置在行走底座上的行走电机和行走减速器，所述行走电机的输出端上设置有行走小齿轮，行走减速器的输入端上设置有行走大齿轮，行走小齿轮与行走大齿轮啮合，行走减速器的输出端连接有行走轴，行走轴上安装有行走齿轮，所述行走齿轮与行走齿条啮合，行走齿条安装在外框内底面上。

2.所述回转调整部分的外壳内还设置有回转刹紧缸，连接架上设置有刹紧块，回转刹紧缸的上下刹紧片夹在回转刹紧块的上下两侧。

3.所述直线调整部分有两套，间隔设置在导向支撑体内。

4.所述锁紧机构包括由锁紧外框和锁紧底座组成的锁紧架，在锁紧架内设置有锁紧电机，锁紧电机的输出端连接有蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的输出端连接有锁紧传动轴，锁紧传动轴上安装有锁紧小齿轮，锁紧架内还设置有锁紧齿条，锁紧小齿轮和锁紧齿条啮合，所述锁紧齿条下端固连有锁紧轴，在夹紧臂与支撑架二上分别设置有与锁紧轴配合的夹紧孔，在滚轮左臂与滚轮右臂上也分别设置有与锁紧轴配合的夹紧孔。

5.所述导向支撑体内还设置有承重行走车，承重行走车的车轮设置在外壳内底面上的钢轨上，所述承重行走车的上端通过车框连接板与导向支撑体固连，所述承重行走车的下端设置有刹紧杆连接块，刹紧杆连接块中设置有刹紧杆，刹紧杆通过连杆机构与限制承重行走车车轮运动的刹车片连接，刹紧杆的一端与设置在导向支撑体内的刹紧液压缸的输出端连接。

6.所述承重行走车有四个，等间距设置在导向支撑体上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所设计的海洋基桩夹持翻转装置主要分为三部分，夹持机构、翻转机构、调整机构。夹持机构将基桩夹紧以后，翻转机构辅助吊机将基桩翻转至竖直状态，可以使用调整机构对基桩位置进行调整，以此完成海洋基桩的安装任务。

附图说明

图1是本发明的夹持翻转装置总体主视图；

图2是本发明的夹持翻转装置总体左视图；

图3是本发明的夹持翻转装置总体示意图；

图4是本发明的夹持翻转装置局部放大图一；

图5是本发明的夹持翻转装置局部放大图二；

图6是本发明的夹持翻转装置内部局部示意图；

图7是本发明的夹持翻转装置锁紧机构主视图；

图8是本发明的夹持翻转装置齿轮行走机构主视图；

图9是本发明的夹持翻转装置承重行走车主视图；

图10是本发明的夹持翻转装置承重行走车俯视图。

图中包括：1-导向支撑体，2-底座，3-1-支撑架一，3-2-支撑架二，4-大推动液压缸，5-锁紧机构(两套)，6-夹紧臂，7-翻转液压缸，8-连杆，9-三角板，10-小推动液压缸，11-滚轮右臂，12-滑块，13-导轨，14-平衡架，15-燕尾槽导轨，16-燕尾槽滑块，17-外框，18-齿轮行走机构(两套)，19-承重行走车(四套)，20-回转刹紧缸，21-回转刹紧块，22-上部支撑筒，23-回转支承，24-底部支撑筒，25-连接架，26-回转联轴器，27-回转小齿轮，28-三级减速器，29-回转电机，30-刹紧杆，31-刹紧液压缸，32-刹紧连接架，33-钢轨，34-行走齿条，35-导向块(导向机构)，36-夹紧块(夹紧机构)，37-滚轮左臂，38-连接轴，39-外壳，42-固定夹紧臂，43-固定滚轮臂以及其他辅助零部件构成。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图10，本发明的夹持翻转装置的主要功能是通过液压和电机驱动，在操作人员的操作下，辅助吊机翻转基桩。

底座2通过螺栓连接安装在导向支撑体1上，支撑架3通过销轴与底座2连接，可以绕底座2销轴孔中心回转，大推动液压缸4底部固定在支撑架3-1上，夹紧臂6通过销轴与支撑架3-1连接，使其可以绕支撑架3-1销轴孔中心回转，大推动液压缸4活塞杆顶端与夹紧臂6连接，使得大推动液压缸4活塞杆的伸缩运动可以带动夹紧臂6进行回转运动。夹紧机构36固定在夹紧臂6和固定夹紧臂42上，固定夹紧臂42焊接在支撑架3-1和3-2之间，内部由液压缸驱动夹块夹紧基桩。锁紧机构5固定在夹紧臂6一端，主要功能是在夹紧臂6夹紧以后对其进行锁紧。翻转液压缸7底部与底座2通过销轴连接，使其可以绕连接中心回转，其活塞杆端部与连接轴38连接，连接轴38又与三角板9连接，连杆8一端与底座2通过销轴连接，另一端与三角板9通过销轴连接，三角板9同时与支撑架3-1通过销轴连接，当翻转液压缸7活塞杆伸出时，推动三角板9与连杆8随之转动并升高，实现绕固定点翻转的功能。小推动液压缸10底部通过销轴与支撑架3-1连接，活塞杆端部与滚轮右臂11通过销轴连接，在另一侧另一个小推动液压缸10以同样方式与支撑架3-2连接，活塞杆端部与滚轮左臂37通过销轴连接，小推动液压缸10可以推动滚轮右臂11和滚轮左臂37进行回转开合。导向机构35固定在滚轮右臂11、滚轮左臂37和固定滚轮臂43上，固定滚轮臂43焊接在支撑架3-1和3-2之间，主要起导向和减小摩擦力作用。导向支撑体1塞入外框17，在导向支撑体1尾部通过螺栓连接固定有燕尾槽滑块16，燕尾槽滑块16与燕尾槽导轨15配合，燕尾槽导轨15通过螺栓连接固定在外框17内部，起到导向支撑的作用。外框17端部上侧通过螺栓连接固定有滑块12，滑块12与导轨13配合，导轨13通过螺栓连接在平衡架14上，由平衡架14来平衡基桩带来的倾覆力矩。在导向支撑体1内部固定有齿轮行走机构18，齿轮行走机构18的行走齿轮18-6与行走齿条34配合，齿条34固定在外框17内侧下部，齿条34固定不动，齿轮行走机构18带动导向支撑体1一起直线运动。承重行走车19焊接在导向支撑体1内部，行走在钢轨33上，钢轨33固定在外框17内侧下部，由四套承重行走车19承担基桩和装置的重力。四套承重行走车19内刹紧结构与刹紧杆30连接，刹紧杆30一端与刹紧液压缸31连接，刹紧液压缸31推动刹紧杆30直线运动从而控制承重行走车19的刹紧工作，刹紧液压缸31通过螺栓连接固定在刹紧连接架32上，刹紧连接架32通过螺栓连接固定在导向支撑体1内部上表面。外框17通过螺栓连接固定在上部支撑筒22顶端上，上部支撑筒22底端通过螺栓连接在回转支承23内圈上，回转支承23外圈通过螺栓连接固定在底部支撑筒24上，底部支撑筒24固定不动。连接架25通过螺栓连接固定在上部支撑筒22上，连接架25上通过螺栓连接固定有回转电机29，回转电机29通过回转联轴器26与三级减速器28连接，三级减速器28输出轴通过螺栓与键固定有回转小齿轮27，回转小齿轮27与回转支承23外齿啮合，由于回转支承23外圈固定不动，因此回转电机29带动连接架25、上部支撑筒22绕中心回转，从而带动上面各机构一起运动。回转刹紧块21与连接架25通过螺栓连接，回转刹紧缸20上下刹紧片夹在回转刹紧块21上下两侧。外壳39主要作用是将回转部分保护，防止受到海水等因素影响零件工作及寿命。

锁紧机构5结构如附图7所示。锁紧机构5结构由锁紧小齿轮5-1，锁紧轴5-2，锁紧转动轴5-3，锁紧底座5-4，减轴联轴器5-5，锁紧外框5-6，蜗轮蜗杆减速器5-7，电减联轴器5-8，锁紧电机5-9，锁紧齿条5-10等零件组成。锁紧底座5-4与锁紧外框5-6通过螺栓连接，锁紧电机5-9通过螺栓连接固定在锁紧底座5-4上，锁紧电机5-9通过电减联轴器5-8与蜗轮蜗杆减速器5-7相连，蜗轮蜗杆减速器5-7通过螺栓连接固定在锁紧底座5-4上，蜗轮蜗杆减速器5-7通过减轴联轴器5-5与锁紧转动轴5-3相连，锁紧转动轴5-3上安装有锁紧小齿轮5-1锁紧小齿轮5-1与锁紧齿条5-10啮合，锁紧齿条5-10通过螺栓连接固定在锁紧轴5-2槽内，锁紧轴5-2穿过锁紧底座5-4上固定孔。锁紧电机5-9转动通过降速带动锁紧小齿轮5-1回转，最终通过锁紧齿条5-10带动锁紧轴5-2直线运动，将锁紧轴5-2推入夹紧臂6和支撑架3-2的锁紧孔40内，达到将夹紧臂6锁紧的目的，同时安装在滚轮右臂11上的夹紧机构5以同样工作方式将锁紧轴5-2推入滚轮右臂11和滚轮左臂37的夹紧孔41内，完成锁紧工作。

齿轮行走机构18结构如附图8所示。齿轮行走机构18结构由行走减速器18-1，行走大齿轮18-2，行走小齿轮18-3，行走电机18-4，行走底座18-5，行走齿轮18-6，行走轴18-7，行走联轴器18-8。行走电机18-4通过螺栓连接固定在行走底座18-5上，行走小齿轮18-3安装在行走电机18-4轴上并与行走大齿轮18-2啮合，行走大齿轮18-2安装在行走减速器18-1输入轴上，行走减速器18-1通过螺栓连接固定在行走底座18-5上，行走底座18-5最终通过螺栓连接固定在导向支撑体1内，行走减速器18-1通过行走联轴器18-8与行走轴18-7连接，行走轴18-7上安装有行走齿轮18-6。

承重行走车19结构如附图9、图10所示。承重行走车19结构由刹紧片19-1，拉杆19-2，车中心件19-3，车连接筒19-4，车框连接板19-5，车轮19-6，刹紧杆支撑件19-7，刹紧杆连接块19-8，主连接片19-9，固定块19-10，连接动片19-11，车支架19-12，支撑拉板19-13，连接头19-14，连接支撑板19-15，支撑板19-16等零件组成。车中心件19-3两端塞入车支架9-12孔中，并用螺栓连接固定，支撑板19-16通过螺栓连接固定在车中心件19-3一面，刹紧杆支撑件19-7通过螺栓连接固定在车中心件19-3底面上，刹紧杆30穿过刹紧杆支撑件19-7孔，刹紧杆支撑件19-7主要为刹紧杆30提供支撑。刹紧杆30与刹紧杆连接块19-8通过螺栓连接，当刹紧杆30直线运动时，带动刹紧杆连接块19-8及相关连接片一起运动，如附图5所示，刹紧杆30向右运动时，主连接片19-9会向左下运动，固定块19-10通过螺栓连接固定在支撑板19-16上，连接动片19-11与固定块19-10通过销轴连接，连接动片19-11可绕连接处转动且可以直线移动一端距离，连接动片19-11与主连接片19-9通过销轴连接，因此当主连接片19-9向左下运动时，会带动连接动片19-11顺时针回转，从而带动连接头19-14运动，连接头19-14与连接支撑板19-15通过螺栓连接固定，二者一起运动，连接支撑板19-15带动刹紧片19-1刹紧车轮19-6。支撑拉板19-13通过螺栓连接固定在车支架19-12上，并与拉杆19-2通过销轴连接，拉杆19-2连接有连接支撑板19-15，拉杆19-2主要提供拉力防止连接支撑板19-15落下及限制运动方向。车连接筒19-4与车中心件19-3通过螺栓连接固定，另一端与车框连接板19-5通过螺栓连接固定，车框连接板19-5焊接在导向支撑体1内部。从而达到承担重量的目的。

本发明的夹持翻转装置的工作过程如下：

(1)夹紧基桩工作过程：首先夹持翻转装置处于初始状态，夹紧臂和滚轮臂处于闭合状态，因此大推动液压缸4活塞杆收回，带动夹紧臂6回转打开，小推动液压缸10活塞杆收回，带动滚轮右臂11和滚轮左臂37回转打开。在将基桩放置入以后，大推动液压缸4和小推动液压缸10活塞杆伸出，推动夹紧臂6、滚轮右臂11和滚轮左臂37回转闭合，夹住基桩。

(2)锁紧工作过程：在将基桩夹紧以后，需要锁紧机构5对夹紧臂6、滚轮右臂11和滚轮左臂37进行锁紧。锁紧电机5-9通过电减联轴器5-8将动力传入蜗轮蜗杆减速器5-7，蜗轮蜗杆减速器5-7将转速降低后通过减轴联轴器5-5将动力传递给锁紧转动轴5-3上的锁紧小齿轮5-1，由锁紧齿条5-10将回转运动转化为直线运动，带动锁紧轴5-2伸出，夹紧臂6上的锁紧机构5将夹紧臂6与支撑架3锁紧，滚轮右臂11上的锁紧机构5将滚轮右臂11和滚轮左臂37锁紧。

(3)翻转工作过程：在夹紧基桩以及锁紧工作完成以后，翻转机构辅助吊机翻转基桩。翻转液压缸7活塞杆伸出，推动三角板9运动，三角板9带动连杆8和支撑架3绕定点转动，从而将基桩翻转至竖直状态，支撑架3端部突出一段限位，保证翻转位置停留在竖直位置。

(4)调整工作过程：在工程船停泊位置出现偏差时，调整船的位置不但延长工程时间，且增加工程成本。该夹持翻转装置的调整功能可以简单调整基桩位置。首先是回转调整位置，回转电机29通过回转联轴器26将动力传入三级减速器28，降速以后三级减速器28将动力传递给回转小齿轮27，由于回转支承23外圈齿轮固定不动，所以回转电机29的动力带动支撑筒22回转，最终带动支撑筒22上面夹持翻转机构及基桩回转。其次是直线调整位置，行走电机18-4通过行走小齿轮18-3与行走大齿轮18-2的啮合降速后将动力传入行走减速器18-1，输出动力通过行走联轴器18-8传递到行走轴18-7上的行走齿轮18-6，行走齿轮18-6与齿条34啮合，由于齿条34固定在外框17内部下表面上，因此齿条行走机构18带动导向支撑体1伸缩直线运动，从而调整基桩位置。回转角度与直线两个自由度调整基桩位置达到预定安装位置。

(5)当基桩位置调整好以后，吊机开始打桩，打完基桩以后各电机和液压缸反向运动将各机构复原会初始状态，等待下一次工作任务。

本发明的夹持翻转装置(长×宽×高)为17575×5000×7316mm，夹持翻转装置的主要功能是辅助吊机翻转基桩，同时在工程船停泊位置出现偏差时可以对基桩位置进行调整。基桩直径φ1000～4000mm，重量级别为100～300t，对于此设计的实施例中基桩直径φ2134mm，基桩的长度为120m，基桩的质量为186t。夹持翻转装置的设计参数为：夹持翻转装置整体尺寸(长×宽×高)为17575×5000×7316mm；重量：190t；推动液压缸规格：内径140mm，活塞杆直径80mm，行程1300mm，工作压力30mpa；夹紧液压缸规格：内径200mm，活塞杆直径180mm，行程123mm，工作压力30mpa；翻转液压缸规格：内径160mm，活塞杆直径110mm，行程1600mm，工作压力30mpa；锁紧电机7.1w；回转电机22kw；行走电机7.5kw；翻转角度为0～90°；回转速度0.056rad/s；行走速度6m/min。