一种海上风电工程钢桩的水下切割装置的制作方法

本实用新型涉及切割设备领域，尤其涉及的是一种海上风电工程钢桩的水下切割装置。

背景技术：

海上风电作为一种绿色清洁能源，由于其资源丰富、风速稳定、对环境的负面影响较少、视觉干扰小、可大规模开发等优势，一直受到各国的青睐。海上风电场在搭建过程中需要在海下进行打钢桩，传统的钢桩具有直径大、长度大、厚度大的特点，同时为方便风电场搭建，钢桩的表面的平整度有较高要求。

在海上风电场的工程过程中需要对钢桩进行切割，而传统的钢管切割技术在切割大厚度钢桩过程中会产生很大的切割力，切割过程中会使切割设备固定不牢固，切割设备的不稳定移动会导致钢桩上的切割位置产生偏移，从而使切割口不平整，整个切割口达不到风电工程钢桩的使用要求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种海上风电工程钢桩的水下切割装置，旨在解决现有切割设备在钢桩切割过程中产生大的切割力而使切割设备固定不牢固，导致切割口不平整而达不到风电工程钢桩的使用要求的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种海上风电工程钢桩的水下切割装置，包括有套设在钢桩上的链条，位于钢桩表面的爬行机构，设置在爬行机构上的动力机构，设置在爬行机构上的链条张紧机构，设置在爬行机构上的机械臂，以及固定连接在机构臂上并用于切割钢桩的切割机构；

所述爬行机构带有多组链轮，所述爬行机构由动力机构提供动力，所述爬行机构通过多组链轮与所述链条配合从而通过动力机构驱动沿链条环绕方向移动；

所述链条张紧机构包括有固定连接在爬行机构上的液压缸支撑板，竖直固定在液压缸支撑板上且活塞杆贯通液压缸支撑板的液压缸，固定连接在液压缸活塞杆上的带凹槽的链轮座，以及位于链轮座凹槽内且转动安装在链轮座上的活动链轮；

所述链条套设在活动链轮上。

进一步，所述爬行机构包括有位于两侧的机架板，贯通两侧机架板且转动连接在两侧机架板前端的前轮轴，转动连接在前轮轴两端的前轮，位于两侧机架板之间且固定连接在前轮轴上的前端链轮，贯通两侧机架板且转动连接在两侧机架板后端的后轮轴，转动连接在后轮轴两端的后轮，位于两侧机架板之间且固定套设在后轮轴上的后端链轮，贯穿两侧机架板且转动连接在两侧机架板一侧上部的传动轴，位于两侧机架板之间且固定套设在传动轴上的主动链轮，以及固定连接在两侧机架板之间的若干支撑杆；

所述链条依次套设在前端链轮、主动链轮以及后端链轮上。

进一步，所述动力机构包括有连接在爬行机构上并带动传动轴转动的二级减速组件，固定连接在一侧机架板外侧的减速机安装座，固定连接在减速机安装座上且输出轴与二级减速组件连接的减速机，连接在减速机上的动力安装座，固定连接在动力安装座上且转轴与减速机输出轴固定连接的动力源。

进一步，所述动力安装座为液压马达安装座，所述动力源为液压马达。

进一步，所述液压马达安装座上与液压马达相接触的表面上开设有密封槽，密封槽内设置有密封圈，液压马达安装座上与减速机相接触的表面上开设有密封槽，密封槽内设置有密封圈。

进一步，所述减速机尾部设置有用于密封减速机开口的端盖，所述端盖与减速机接触的表面上设置有密封槽，在密封槽内设置有密封圈。

进一步，所述所述机械臂包括有分别固定连接在两侧机架板上的调节法兰座，贯通两侧机架板且卡嵌在两侧调节法兰座内的支撑柱，固定连接在支撑柱一端且带中孔的安装台，卡嵌在安装台中孔内的连接杆，以及固定连接在连接杆末端的夹持块。

进一步，所述切割机构包括有固定连接在机械臂上的切割枪，连接在切割枪上的高压水管、连接在切割枪上的砂管。

进一步，所述切割枪前端设置有保护套。

本实用新型的海上风电工程钢桩的水下切割装置通过本实用新型的海上风电工程钢桩的水下切割装置，采用的高压水砂机，实现切割厚度为80毫米的钢桩，在大切割力的条件下，通过链条张紧机构拉紧链条，产生更大的张紧力，且张紧力稳定，在切割力很大的情况下，张紧力仍使爬行机构紧贴钢桩表面而不产生偏移，实现平顺的切割口，切割口的误差小，采用三排链轮和三排链条从而增大链条与钢桩的接触面积，在加强结构强度的同时产生大的摩擦力，使爬管过程更安全可靠，通过各种密封圈的使用，实现防水功能，使切割装置能应用在水下切割风电工程钢桩。

附图说明

图1为本实用新型实施例海上风电工程钢桩的水下切割装置不装链条的结构示意图。

图2为本实用新型实施例海上风电工程钢桩的水下切割装置的剖视图。

图3为实用新型实施例除去一侧机架板和切割机构后的机构示意图。

图4为本实用新型实施例中除去切割机构的右视图。

图5为本实用新型实施例中减速机安装座的连接关系的剖视图。

图中：1、钢桩；2、链条；3、爬行机构；31、机架板；32、支撑杆；33、前轮轴；34、前轮；35、前端链轮；36、后轮轴；37、后轮；38、后端链轮；39、传动轴；310、主动链轮；4、动力机构；41、二级减速组件；42、大齿轮；43、动力轴；44、小齿轮；45、减速机安装座；46、减速机；47、液压马达安装座；48、液压马达；49、密封槽；410、密封圈；411、端盖；5、链条张紧机构；51、液压缸支撑板；52、液压缸；53、链轮座；54、活动链轮轴；55、活动链轮；56、凸台；57、腰形孔；58、固定张紧轮轴；59、固定张紧轮；6、机械臂；61、调节法兰座；62、支撑柱；63、安装台；64、连接杆；65、夹持块；7、切割机构；71、切割枪；72、高压水管；73、砂管；74、保护套。

具体实施方式

本实用新型提供了一种海上风电工程钢桩的水下切割装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，一种海上风电工程钢桩的水下切割装置包括有套设在钢桩1上的链条2，在钢桩1表面上紧靠有爬行机构3，在爬行机构3上连接有动力机构4，动力机构4为爬行机构3提供动力，在爬行机构3上连接有链条张紧机构5，在爬行机构3的前端连接有机械臂6，在机构臂上固定连接有切割机构7。

如图1、图2所示，爬行机构3包括有位于两侧的机架板31，两侧的机架板31沿钢桩1的轴向并排排列，如图3所示，在两侧机架板31之间设置有若干支撑杆32，支撑杆32两端通过螺钉分别固定在两侧机架板31内侧表面上，支撑杆32使两侧机架板31稳定固定。在两侧机架板31的前端贯通有前轮轴33，前轮轴33卡嵌在位于两侧机架板31上的轴承座内从而转动连接在两侧机架板31前端，在前轮轴33的两端通过轴承转动连接有前轮34，在前轮轴33上套设有前端链轮35，前端链轮35通过键固定在前轮轴33上，并可随前轮轴33相对于两侧机架板31转动。在两侧机架板31的后端贯通有后轮轴36，后轮轴36卡嵌在位于两侧机架板31上的轴承座内从而转动连接在两侧机架板31后端，在后轮轴36的两端通过轴承转动连接有后轮37，在后轮轴36上套设有后端链轮38，后端链轮38通过键固定在后轮轴36上，并可随后轮轴36相对于两侧机架板31转动。机架板31通过前轮34和后轮37与钢桩1的表面接触，并可通过前轮34和后轮37沿钢桩1表面移动。在两侧机架板31的一端上部贯穿有传动轴39，传动轴39位于两侧机架板31之间且通过轴承座转动连接在两侧机架板31上，在传动轴39上套设有主动链轮310，主动链轮310通过键固定在传动轴39上，链条2依次套设在前端链轮35、主动链轮310以及后端链轮38上，并环绕在钢桩1上，当传动轴39转动带动主动链轮310转动主动链轮310就能以链条2为导轨，带动整个爬行机构3沿着链条2的铺设轨迹运动。

前端链轮35、主动链轮310以及后端链轮38采用一样标准排数的链轮，一般采用单排及双排链轮，链条2的排数与链轮相配，但本实施例中采用三排链轮，与之相配的链条2同样采用三排链条，通过三排链条2与三排链轮相配合从而加大了链条2与钢桩1的摩擦力，可以使链条2在钢桩1表面更加牢固固定；当切割钢桩1时，会使链条2承受很大的拉力，采用三排链条可以在大拉力下不会由于链条2单薄产生断裂现象。

前端链轮35、主动链轮310以及后端链轮38固定在两侧支机架板31的中间位置，前端链轮35、主动链轮310以及后端链轮38形成的多组链轮位于中间可使得前轮34和后轮37行走受力均匀，在切割过程中，不会因为受到切割力的影响而产生偏移；链条也可采用多条并排套设在钢桩表面，以及与多条链条相匹配设置多组链轮，多组链条在套设过程中要保证每条平行，不然会导致爬行机构在行走过程中不稳定，会出现卡死或脱离链条，本实施例中只在中间位置采用一条三排链条，有利于链条快速套设在钢桩表面，并避免出现使用多条链条而导致的不稳定现象。

如图1、图3、图4所示，动力机构4包括有连接在爬行机构3上并带动传动轴39转动的二级减速组件41，为实现大厚度切割，行走速度需要很慢，二级减速组件41对传动轴39进行减速，爬行机构3爬行速度变慢，便于对大厚度钢桩1进行切割。二级减速组件41的具体结构包括有通过键固定连接在传动轴39上的大齿轮42，在两侧机架板31上通过轴承座转动连接有动力轴43，在动力轴43上通过键固定连接有小齿轮44，小齿轮44与大齿轮42相啮合并通过小齿轮44传动，动力轴43的一端贯穿一侧的机架板31，位于动力轴43贯穿的机架板31的外侧且通过螺钉固定连接有减速机安装座45，在减速机安装座45上连接有减速机46，减速机46的输出轴与二级减速组件41的动力轴43通过连轴器相连接，本实施例中的减速机46采用蜗轮蜗杆减速机，在减速机46上同螺钉固定连接有动力安装座，在动力安装座上通过螺钉固定连接有动力源，动力源一般采用电动机，内燃机，本实施例是在慢速环境下工作，因此动力源采用液压马达48，采用液压马达48还具有传动功率大，输出扭矩可以根据压力大小进行调节；液压马达48运行速度可根据流量大小进行自由调节，运行低速平稳；液压马达48具有过载保护能力，采用电动机驱动过载无法实现自动保护；液压马达48传动布置灵活方便，可以根据实际需要的扭矩设计和布置减速装置，速比越大则扭矩越大，达到更大扭矩输出的效果；液压马达48属于压力工作类型，需要密闭容积腔室工作，所以自身可以实现自密封功能，无论水下或者陆地工作，均可无限制安装使用。动力安装座为对应的液压马达安装座47，液压马达48的扭矩设置为0-33760N·m可调，一般使用时的扭矩为6330-33760N·m之间可调，液压马达48速度设置为0~400r/min范围内任意调节，一般使用时的调节范围在20r/min~400r/min内任意调节，液压马达48的转轴与减速机46输出轴通过连轴器固定连接。液压马达48产生转动，通过减速机46减速后带动动力轴43转动，动力轴43通过二级减速组件41的减速带动动力轴43转动，进而驱动动力轴43上的主动链轮310转动，链条2由于拉力和摩擦力被固定在钢桩1表面，主动链轮310就沿着链条2运动，从而驱动整个爬行机构3沿钢桩1外表面移动。

如图4、图5所示，由于海上风电工程钢桩1需要固定在水下，切割钢桩1的过程也需要在水下进行，因此在液压马达安装座47上与液压马达48相接触的表面上开设有密封槽49，密封内设置有密封圈410，液压马达安装座47上与减速机46相接触的表面上开设有密封槽49，密封槽49内设置有密封圈410，减速机46尾部设置有用于密封减速机46开口的端盖411，所述端盖411与减速机46接触的表面上设置有密封槽49，在密封槽49内设置有密封圈410。对减速机46以及液压马达的输出端实现密封防水，实现正常水下切割。

如图1、图2、图3所示，链条张紧机构5包括有通过螺钉固定连接在两侧机架板31上的液压缸支撑板51，液压缸支撑板51位于两侧机架板31之间，在液压缸支撑板51上通过螺钉竖直固定有液压缸52，液压缸52的活塞杆贯通液压缸支撑板51，在活塞杆的末端固定连接有链轮座53，链轮座53的中间设置有凹槽，在链轮座53的凹槽内通过轴承转动连接有活动链轮轴54，在活动链轮轴54上通过键固定有活动链轮55，本实施例中活动链轮55设置为三排链轮。

如图3、图1所示，在活动链轮轴54的两端一体成型有凸台56，两侧凸台56贯穿链轮座53的两侧，如图1所示，在凸台56正对的两侧机架板31上开始有腰形孔57，腰形孔57的开设方向沿液压缸52的活塞杆伸缩方向，凸台56卡嵌在腰形孔57内，并可在腰形孔57内移动，腰形孔57为链轮座53的移动定向，防止活动链轮55在受力过程中拖动链轮座53改变方向。

如图2、图3所示，在两侧机架板31的中间位置通过轴承座转动连接有固定张紧轮轴58，固定张紧轮轴58位于两侧机架板31之间，在固定张紧轮轴58上通过键固定连接有固定张紧轮59，链条2套设在固定张紧轮59后再套设在活动链轮55上，能加大链条2的张紧力，使爬行机构3上的链轮受到均匀的张紧力。

通过液压拉紧，通过控制液压缸52的进油与出油从而可以调整张紧力，而且采用液压张紧，液压缸52的拉力设置在0-1600公斤范围内可调，在正常使用时一般设定在800-1600公斤范围内可调，产生更大的张紧力，且张紧力稳定，在切割大厚度的材料产生很大切割力的情况下，张紧力仍使爬行机构3紧贴钢桩1表面，爬行机构3的位置不产生偏移，从而使钢桩的切割口平顺，切割误差保证在1毫米内。

如图1、图3所示，机械臂6包括有分别固定连接在两侧机架板31上的调节法兰座61，在两侧调节法兰座61内卡嵌有支撑柱62，支撑柱62贯通两侧机架板31，支撑柱62可以在调节法兰座61内滑移，当支撑柱62滑移到合适位置，通过调节法兰座61上的螺钉拧紧从而固定支撑柱62，在支撑柱62的一端一体成型有安装台63，在安装台63的之间设置有中孔，在安装台63中孔内卡嵌有的连接杆64，安装台63上开始有贯穿中孔的螺纹孔，通过螺钉使连接杆64固定在安装台63上，在连接杆64的末端焊机有夹持块65，本实施例中的夹持块65是光轴夹紧环，光轴夹紧环通过螺钉拧紧从而夹紧带夹持物。夹持块65也可以为根据夹持物外形而设计的专用夹具。

如图1、图2所示，切割机构7包括有固定连接在机械臂6上的切割枪71，连接在切割枪71上的高压水管72、连接在切割枪71上的砂管73。通过高压水管72和砂管73连接高压水砂刀切割机（图示中未画出），使高压水砂机的高压水和砂通过切割枪71混合后喷射在钢桩1上，对钢桩1进行切割，在切割枪71的前端设置有保护套74，在高压切割过程中，高压水夹带沙粒喷射到管壁时候，会有一部分飞溅出来，如果不采用保护套74进行保护，飞溅的高压水夹带沙粒喷会射到设备本身和周边设施，同时对人员也会有一定伤害，采用了保护套74，可以最大限度限制了飞溅的高压水夹带沙粒不会飞溅出来，可以靠保护套74挡住绝大部分飞溅出来的高压水以及沙粒；从而对设备和人员起到保护作用。

高压水砂新型加工技术属冷态切割技术，由于该技术对材料无氧化、无热割热裂形变、无温升相变、无急热冷脆、切缝窄、精度高等特点被广泛应用于航空航天、核工业、军工、舰艇、有色金属、陶瓷、玻璃等行业的材料加工领域,特别是在切割钛板、钛材几何型腔及钛材多维曲线面、镍基合金、不锈钢、高强化合材料以及航空碳纤维等材料的加工中带来了极大的方便。由于切割枪71喷射水砂属于冷态切割技术，在水下应用切割风电钢桩1及其方便。

如果在普通环境下使用，切割机构7还可以为砂轮切割机、激光切割机或火焰切割机。

本实用新型的海上风电工程钢桩的水下切割装置，采用的高压水砂机，实现切割厚度为80毫米的钢桩1，在大切割力的条件下，通过链条张紧机构5拉紧链条2，产生更大的张紧力，且张紧力稳定，在切割力很大的情况下，张紧力仍使爬行机构3紧贴钢桩1表面而不产生偏移，实现平顺的切割口，切割口的误差小，采用三排链轮和三排链条从而增大链条2与钢桩1的接触面积，在加强结构强度的同时产生大的摩擦力，使爬管过程更安全可靠，通过各种密封圈410的使用，实现防水功能，使切割装置能应用在水下切割风电工程钢桩1。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。