一种绕管换热器晃动装置的制作方法

本实用新型涉及一种绕管换热器晃动装置，属于运动仿真试验、测试设备等技术领域。

背景技术：

绕管换热器晃动装置是为实现绕管换热器(绕管换热器及其框架32米高、横截面积为4米×4米、总重量达143吨)在海上应用，需要对绕管换热器进行现场试验并进行相应的晃动试验的仿真模拟装置，主要作用是在陆地上模拟海上的运动环境，实现绕管换热器的动态试验、动态测试。绕管换热器及其框架整体体积大，中心高，自身转动惯量大。纵观国内，传统的仿真平台有六自由度、四自由度、三自由度、两自由度运动平台，而以往传统的六自由度平台结构庞大且利用率低；三自由度运动平台自身结构较高，高频运动时稳定性差，达不到模拟仿真的逼真效果；两自由度运动平台自身结构较高，转动惯量大，不能安全可靠的长时间运行。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种绕管换热器晃动装置。

一种绕管换热器晃动装置，钢筋混凝土内预埋钢板，油缸支撑组件及固定支撑铰支座组件通过地脚螺栓与预埋钢板固连；固定支撑铰支座组件四周地基上安装四台阻尼器，固定支撑铰支座组件的上耳与阻尼器构成了机械限位；油缸下铰支座组件通过连接螺栓与油缸支撑组件固连，油缸上铰支座组件通过连接螺栓与换热器框架连接；四台油缸的活塞杆均与连接在换热器框架的油缸上铰支座组件铰接，缸筒与连接在油缸支撑组件的油缸下铰支座组件铰接；油缸组件包括横摇主动缸、纵摇主动缸、横摇辅助缸及纵摇辅助缸；在油缸支撑组件上部、油缸组件的外部焊接有安全支撑组件，油缸支撑组件由下底板、支撑板一、支撑板二、支撑板三、中间支撑板一、筋板、中间支撑板二及上安装板焊接而成，下底板通过地脚螺栓与基础预埋钢板连接，上安装板上安装有油缸铰支座下底板及安全支撑组件；加强梁组件与油缸支撑组件、安全支撑组件焊接，固定支撑铰支座组件由上耳、十字铰轴、圆锥滚子轴承及下耳组成；上耳与换热器框架连接，上耳两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴，下耳底板通过地脚螺栓与基础预埋钢板固连，下耳两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴；油缸上铰支座组件及油缸下铰支座组件结构相同，分别由十字轴连接盘一、十字铰轴、圆锥滚子轴承及十字轴连接盘二组成；十字轴连接盘一两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴，十字轴连接盘二两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴；油缸上铰支座组件的十字轴连接盘一与换热器框架上的油缸上铰支座底板相连，油缸上铰支座组件的十字轴连接盘二与油缸组件的活塞杆连接；油缸下铰支座组件的十字轴连接盘二与油缸组件的缸筒连接，油缸下铰支座组件的十字轴连接盘一与油缸支撑组件的铰支座底板上的油缸铰支座下底板连接；固定支撑铰支座组件、油缸上铰支座组件和油缸下铰支座组件采用的结构形式是十字铰轴形式，油缸上铰支座组件、油缸下铰支座的结构相同，均由十字轴连接盘一、十字铰轴、圆锥滚子轴承及十字轴连接盘二组成；油缸铰支座上底板、油缸铰支座下底板结构相同，分别由第一钢板、三根相同的筋板与第二钢板焊接而成，第一钢板和第二钢板成20°夹角；安全支撑组件由下连接板、侧连接板一、侧连接板二、侧连接板三、侧连接板四与上连接板焊接而成，下连接板与油缸支撑组件连接；油缸组件的活塞杆与油缸上铰支座组件的十字轴连接盘二固定连接，缸筒与油缸下铰支座组件的十字轴连接盘二固定连接。

油缸组件推动换热器及其框架绕固定支撑铰支座组件转动。油缸支撑组件与安全支撑组件单独连接，为型材焊接钢结构。四组的油缸支撑组件与四组的安全支撑组件之间连有加强梁组件。油缸或者为电动缸。

本实用新型具有以下有益效果：针对以往传统的两自由度平台，本实用新型实现庞大试件的支撑、约束及驱动，克服了试件及框架整体体积大，中重心高，自身转动惯量大的问题，负载质量大、结构牢固紧凑、整体占用空间小，运动准确稳定、安全可靠，能真实达到模拟仿真的效果，可以实现绕x、y两轴的转动，同时又能进行复合运动的仿真试验平台；所需功率大大减小，符合国家节能减排的环保要求。

本实用新型所提供的绕管换热器晃动装置，与以往传统的两自由度平台不同的是，该试验平台负载质量大、结构牢固紧凑、整体占用空间小，运动准确稳定、安全可靠，能真实达到模拟仿真的效果，特别适用于航空、航天、兵器、船舶、电子等国防工业的产品测试、试验。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中：

图1是本实用新型的主视结构示意图；

图2是本实用新型的俯视结构示意图；

图3是本实用新型油缸(或电动缸)支撑组件的等轴测示意图；

图4是本实用新型安全支撑组件的等轴测示意图；

图5是本实用新型固定支撑组件的结构之一示意图；

图6是本实用新型固定支撑组件的结构之二示意图；

图7是本实用新型油缸(或电动缸)铰支座底板的结构之一示意图；

图8是本实用新型油缸(或电动缸)铰支座底板的结构之二示意图；

图9是本实用新型油缸(或电动缸)铰支座的结构之一示意图；

图10是本实用新型油缸(或电动缸)铰支座的结构之二示意图；

图11是本实用新型外购油缸(或电动缸)的结构示意图；

图12是本实用新型加强梁组件的结构示意图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。

显然，本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对实施例的限定。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11及图12所示，一种绕管换热器晃动装置，钢筋混凝土1内预埋钢板，油缸(或电动缸)支撑组件2及固定支撑铰支座组件4通过地脚螺栓与预埋钢板固连。固定支撑铰支座组件4四周地基上安装四台阻尼器12，固定支撑铰支座组件4的上耳30与阻尼器构成了机械限位，防止试件倾覆。油缸(或电动缸)下铰支座组件10通过连接螺栓与油缸(或电动缸)支撑组件2固连，油缸(或电动缸)上铰支座组件11通过连接螺栓与换热器框架40连接。四台油缸(或电动缸)的活塞杆39均与连接在换热器框架40的油缸(或电动缸)上铰支座组件11铰接，缸筒38与连接在油缸(或电动缸)支撑组件2的油缸(或电动缸)下铰支座组件10铰接。油缸(或电动缸)组件包括横摇主动缸6、纵摇主动缸7、横摇辅助缸8及纵摇辅助缸9。

油缸(或电动缸)组件推动换热器41及其框架40绕固定支撑铰支座组件4转动，实现晃动装置的横摇、纵摇运动。在油缸(或电动缸)支撑组件2上部、油缸(或电动缸)组件的外部焊接有安全支撑组件5，每组(有四组)油缸(或电动缸)支撑组件2与安全支撑组件5单独成形，均为型材焊接钢结构。四组的油缸(或电动缸)支撑组件2与四组的安全支撑组件5之间连有加强梁组件3，使四组的支撑组件形成一个整体，作为晃动装置的最终保护，杜绝试件倾覆的可能性。

油缸(或电动缸)支撑组件2由下底板13、支撑板一14、支撑板二15、支撑板三16、中间支撑板一17、筋板18、中间支撑板二19及上安装板20焊接而成，下底板13通过地脚螺栓与基础预埋钢板连接，上安装板20上安装有油缸(或电动缸)铰支座下底板43及安全支撑组件5。

加强梁3组件为型材折弯而成，与油缸(或电动缸)支撑组件2、安全支撑组件5焊接，使三者连接成为整体，增强晃动装置的安全性、可靠性，稳定性。

固定支撑铰支座组件4由上耳30、十字铰轴31、圆锥滚子轴承32及下耳33组成。上耳30与换热器框架40连接，上耳30两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承32，并连接十字铰轴31，下耳33底板通过地脚螺栓与基础预埋钢板固连，下耳33两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承32，并连接十字铰轴31。

油缸(或电动缸)上铰支座组件11及油缸(或电动缸)下铰支座组件10结构相同，分别由十字轴连接盘一34、十字铰轴35、圆锥滚子轴承36及十字轴连接盘二37组成。十字轴连接盘二37两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承36，并连接十字铰轴35，十字轴连接盘一34两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承36，并连接十字铰轴35。油缸(或电动缸)上铰支座组件11的十字轴连接盘一34与换热器框架40上的油缸(或电动缸)上铰支座底板42相连，油缸(或电动缸)上铰支座组件11的十字轴连接盘二37与油缸(或电动缸)组件的活塞杆39连接。油缸(或电动缸)下铰支座组件10的十字轴连接盘二37与油缸(或电动缸)组件的缸筒39连接，油缸(或电动缸)下铰支座组件10的十字轴连接盘一34与油缸(或电动缸)支撑组件2的铰支座底板油缸(或电动缸)铰支座下底板43连接。

固定支撑铰支座组件4、油缸(或电动缸)上铰支座组件11和油缸(或电动缸)下铰支座组件10采用的结构形式是十字铰轴形式31、35。油缸(或电动缸)上铰支座组件11、油缸(或电动缸)下铰支座10的结构相同，均由十字轴连接盘一34、十字铰轴35、圆锥滚子轴承36及十字轴连接盘二37组成。

油缸(或电动缸)铰支座上底板42、油缸(或电动缸)铰支座下底板43结构相同，分别由第一钢板22、三根相同的筋板23与第二钢板21焊接而成，焊接成形后，第一钢板22和第二钢板21成20°夹角。

安全支撑组件5由下连接板24、侧连接板一25、侧连接板二26、侧连接板三27、侧连接板四28与上连接板29焊接而成，下连接板24与油缸(或电动缸)支撑组件2连接。

油缸(或电动缸)组件的主要零件至少分别包含活塞杆39与缸筒38，活塞杆39与油缸(或电动缸)上铰支座组件11的十字轴连接盘二37固定连接，缸筒38与油缸(或电动缸)下铰支座组件10的十字轴连接盘二37固定连接。

油缸(或电动缸)支撑组件2、加强梁3、固定铰支座组件4及安全支撑组件5是此实用新型设计理念的体现。油缸(或电动缸)支撑组件2作为油缸(或电动缸)组件安装的基础，解决了换热器及其框架中心高的问题；固定支撑铰支座组件4的优化设计，解决了换热器及其框架体积大、质量大、自身转动惯量大的难题；加强梁与安全支撑组件5的设计提高了晃动装置整体结构的安全性、稳定性。使此实用新型在运动过程中更加安全可靠。

油缸(或电动缸)支撑组件2、固定支撑铰支座组件4、安全支撑组件5、油缸(或电动缸)下铰支座10、油缸(或电动缸)上铰支座11等为组装件，每个组装件中的焊接件经焊接后牢固可靠，无任何焊接缺陷。连接位置经过精密机床加工，以保证安装精度。

实施例2：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11及图12所示，一种绕管换热器晃动装置，针对以往传统的两自由度平台，整体体积大，中心高，自身转动惯量大，不能稳定安全可靠的运行，实现模拟仿真的逼真效果，提供一种负载质量大、结构牢固紧凑、整体占用空间小，运动准确稳定、安全可靠，能真实达到模拟仿真的效果，可以实现绕x、y两轴的转动，同时又能进行复合运动的仿真试验平台。

本实用新型公开了一种绕管换热器晃动装置，包括油缸(或电动缸)支撑组件2、加强梁组件3、固定支撑铰支座组件4、安全支撑组件5、横摇主动缸6、纵摇主动缸7、横摇辅助缸8、纵摇辅助缸9、油缸(或电动缸)下铰支座10、油缸(或电动缸)上铰支座11、阻尼器12；其中，各自的横摇主动缸6、纵摇主动缸7、横摇辅助缸8及纵摇辅助缸9的活塞杆39与油缸(或电动缸)上铰支座组件11连接后，通过油缸(或电动缸)上铰支座底板42连接至所述换热器框架40，各自的横摇主动缸6、纵摇主动缸7、横摇辅助缸8及纵摇辅助缸9的的缸筒38与油缸(或电动缸)下铰支座组件10连接后，通过油缸(或电动缸)铰支座下底板43连接至所述油缸(或电动缸)支撑组件2；计算机发出的指令驱动所述四支油缸(或电动缸)组件，通过控制四支油缸(或电动缸)组件的行程来实现绕x、y、两轴转动及所述转动的复合运动。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述油缸(或电动缸)支撑组件由下底板、支撑板一、支撑板二、支撑板三、中间支撑板一、筋板、中间支撑板及上安装板焊接而成，下底板通过地脚螺栓与预埋钢板连接，上安装板上安装有铰支座底板及安全支撑组件。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述加强梁组件为型材折弯而成，与油缸(或电动缸)支撑组件、安全支撑组件焊接，使三者连接成为整体，增强晃动装置的安全性、可靠性，稳定性。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述固定支撑铰支座组件由上耳、十字铰轴、圆锥滚子轴承及下耳组成。上耳与换热器框架连接，上耳两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴，下耳底板通过地脚螺栓与预埋钢板固连，下耳两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述安全支撑组件由下连接板、侧连接板一、侧连接板二、侧连接板三、侧连接板四、上连接板焊接而成，下连接板与油缸(或电动缸)支撑组件连接。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述油缸(或电动缸)组件主要零件至少包含活塞杆与缸筒，活塞杆与油缸(或电动缸)上铰支座组件固定连接，缸筒与油缸(或电动缸)下铰支座组件固定连接。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述油缸(或电动缸)上铰支座组件由十字轴连接盘一、十字铰轴、圆锥滚子轴承及十字轴连接盘二组成。十字轴连接盘一与换热器框架上的油缸(或电动缸)铰支座底板连接，十字轴连接盘一两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴，十字轴连接盘二与油缸(或电动缸)组件的活塞杆端连接，十字轴连接盘二两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述油缸(或电动缸)下铰支座组件由十字轴连接盘一、十字铰轴、圆锥滚子轴承及十字轴连接盘二组成。十字轴连接盘二与油缸(或电动缸)组件缸筒连接，十字轴连接盘二两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴，十字轴连接盘一与油缸(或电动缸)支撑组件上的油缸(或电动缸)铰支座底板连接，十字轴连接盘一两侧轴承座内安装圆锥滚子轴承，并连接十字铰轴。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述油缸(或电动缸)铰支座底板由第一钢板、三根筋板和第二钢板顺序焊接而成。其中第一钢板和第二钢板成一定夹角。

上述一种绕管换热器晃动装置，优选所述固定支撑铰支座组件、所述油缸(或电动缸)上铰支座组件和所述油缸(或电动缸)下铰支座组件均为十字铰轴结构形式。

本实用新型工作原理：根据计算机发出的指令驱动四支的横摇主动缸6、纵摇主动缸7、横摇辅助缸8及纵摇辅助缸9，控制四支的横摇主动缸6、纵摇主动缸7、横摇辅助缸8及纵摇辅助缸9的行程来实现晃动装置的不同姿态，从而满足指标要求。

本实用新型的所有结构件通过理论分析计算和实际使用，证明了此结构安全可靠，其性能超过了预期设计。

实施例3：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11及图12所示，一种绕管换热器晃动装置，钢筋混凝土内预埋钢板，油缸(或电动缸)支撑组件及固定支撑铰支座组件通过地脚螺栓与预埋钢板固连，使其与钢筋混凝土基础连为一体。固定支撑铰支座组件四周地基上安装四台阻尼器，固定支撑铰支座组件上耳与阻尼器构成了机械限位，防止试件倾覆。油缸(或电动缸)下铰支座组件通过连接螺栓与油缸(或电动缸)支撑组件固连，油缸(或电动缸)上铰支座组件通过连接螺栓与换热器框架连接。四支油缸(或电动缸)组件的活塞杆端均与连接在换热器框架的油缸(或电动缸)上铰支座组件铰接，缸筒与连接在油缸(或电动缸)支撑组件的油缸(或电动缸)下铰支座组件铰接。油缸(或电动缸)组件推动换热器及其框架绕固定支撑铰支座组件转动，实现晃动装置的横摇、纵摇运动，油缸(或电动缸)组件具有锁定功能，确保试验装置在任何情况下都是安全稳定的。在油缸(或电动缸)支撑组件上部、油缸(或电动缸)外部焊接有安全支撑组件，每组油缸(或电动缸)支撑组件与安全支撑组件单独成形，均为型材焊接钢结构。四组油缸(或电动缸)支撑组件与四组安全支撑组件之间连有加强梁组件，使四组支撑组件形成一个整体，作为晃动装置的最终保护，杜绝试件倾覆的可能性。

绕管换热器晃动装置采用地脚螺栓与预埋基础钢板连接的方式，直接与钢筋混凝土固连，确保了绕管换热器晃动装置的安全性及稳定性。

换热器及其框架主要由固定支撑铰支座组件承载，绕管换热器晃动装置绕定轴转动，运动坐标系固定，运动规范，无运动耦合。

固定支撑铰支座组件四周地基上安装四台阻尼器，固定支撑铰支座组件的上耳与阻尼器构成了机械限位，防止试件倾覆。

油缸(或电动缸)下铰支座组件通过连接螺栓与油缸(或电动缸)支撑组件固连，油缸(或电动缸)上铰支座组件通过连接螺栓与换热器框架连接。四支油缸(或电动缸)的活塞杆端均与连接在换热器框架的油缸(或电动缸)上铰支座组件铰接，缸筒与连接在油缸(或电动缸)支撑组件的油缸(或电动缸)下铰支座组件铰接。油缸(或电动缸)推动换热器及其框架绕固定支撑铰支座组件转动，实现晃动装置的横摇、纵摇运动，油缸(或电动缸)具有锁定功能，确保试验装置在任何情况下都是安全稳定的。

通过两支油缸(或电动缸)组件来实现一个自由度运动，其中一支为主动缸，另一支为辅助缸。可以实现单自由度的运动及两个自由度的复合运动。

固定支撑铰支座组件、油缸(或电动缸)下铰支座组件及油缸(或电动缸)上铰支座组件采用的结构形式是十字铰轴。

油缸(或电动缸)上铰支座底板与油缸(或电动缸)下铰支座底板结构相同。

油缸(或电动缸)铰支座底板焊接成形后，第一钢板和第二钢板形成夹角。

油缸(或电动缸)支撑组件上部、油缸(或电动缸)外部焊接有安全支撑组件，每组油缸(或电动缸)支撑组件与安全支撑组件单独成形，均为型材焊接钢结构。四组油缸(或电动缸)支撑组件与四组安全支撑组件之间连有加强梁组件，使四组支撑组件形成一个整体，作为晃动装置的最终保护，杜绝试件倾覆的可能性。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。