一种绞吸式挖泥船的缓冲油缸控制方法与流程

本发明涉及船舶疏浚设备技术领域，特别是一种绞吸式挖泥船的缓冲油缸控制方法。

背景技术：

大型绞吸挖泥船是航道疏浚和港口建设疏浚的主力船型之一，随着疏浚需求的不断加大，绞吸挖泥船正向大型化方向发展。5000kw绞刀功率绞吸式挖泥船是一种系统复杂、技术含量很高的疏浚技术装备。其中定位钢桩台车系统是大型绞吸挖泥船核心关键系统。定位钢桩台车系统主要由主桩台车装置和副桩装置两部分组成。主桩一般置于船艉或船艏中间开槽内的台车上，台车上有一组轮子可以在槽内的轨道上前后移动，靠台车上的油缸推拉船体移动；辅桩一般固定于左或右舷的尾端或首端，配合主桩实现挖泥船的移船操作，台车的初始一般位于开槽前端且主钢桩插入泥中，绞刀在横移绞车的驱动下扇形扫挖泥面，当绞刀头达到挖泥深度后需移动船位，台车的行走油缸顶推或拉船体向前移动，直到台车行走至开槽尾端，待又需移动船位时，辅桩下放至泥中，主桩升起一定高度，用行走油缸拖拉台车至开槽前端，主桩下放、辅桩升起，下一个移船周期开始。现有的控制技术难以实现大吨位的绞吸式挖泥船的钢桩控制。

技术实现要素：

为解决现有技术的缺陷，本发明的技术方案提出的钢桩台的油缸控制方法，是通过如下技术方案实现的

一种绞吸式挖泥船的油缸控制方法，是基于设置在绞吸式挖泥船的工作钢桩系统和辅钢桩系统，包括钢桩台车台车，所述钢桩台车由工作桩、台车、柔性钢桩液压缓冲系统、油缸、轨道、辅桩及辅助结构部分组成，钢桩台车安装在船尾中部，由分别位于左舷和右舷的两个滑道支撑，钢桩台车通过行走油缸推动在船体不锈钢轨道上运行，钢桩台车上端装有缓冲油缸，在疏浚时产生的纵向力量由缓冲液压缸缓冲，这些缓冲油缸预加负荷，并与一个蓄能器一同动作。

进一步的，缓冲油缸的行程、缸径、压力的计算与选取方法是：

缓冲油缸的行程：缓冲油缸的行程：lc2≥2lα压力的计算：

其中：l-缓冲油缸的行程；l-油缸的缸径；α是系数；dc-油缸的压力；tc是缓冲油缸工作拉力；p2是缓冲油缸的最大工作压力。

进一步的，所述缓冲油缸还包括蓄能器，蓄能器的容积、充气压力、工作压力的计算方法是：

蓄能器的容积：充气压力：p0≤0.9p1；工作压力：p2≤4p0，其中：

v-所需蓄能器容积，v0-蓄能器工作时容积，p0-蓄能器充气压力；p1-蓄能器最高工作压力；p2-蓄能器最低工作压力，k、r是比例系数。

本发明的有益效果是：保证工作钢桩系统和辅钢桩系统工作时的平衡和稳定，实现挖泥船的工作钢桩系统和辅钢桩系统的控制。

附图说明

图1是本发明的工作钢桩结构示意图。

图2是本发明的辅助钢桩结构示意图。

图3是本发明的倒桩钢桩结构示意图。

图4是工作钢桩的油缸分布结构示意图。

图5是较高初始压力情况下钢桩倾斜角度和缓冲力关系示意图。

图6是在另一初始压力情况下钢桩倾斜角度和缓冲力关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，一种绞吸式挖泥船的定位钢桩台车系统，由工作定位钢桩系统、辅助定位钢桩系统、台车轨道、台车、驱动油缸、定位缓冲油缸14、台车滑块、液压系统组成。其中，台车轨道铺设于疏浚船上，台车安装于船艏中间槽内左舷和右舷的两个轨道的滑道上，所述台车轨道，所述行走导轨设置有两条，所述行走导轨纵向布置在船体结构上，与滑道配合的台车滑块装备了弹性橡胶单元，这是一整套设备，在本发明中，主要保护工作定位钢桩系统和辅助定位钢桩系统。定位缓冲油缸的平衡缓存器控制钢桩台车的稳定，缓冲油缸穿过工作钢桩箱体11，通过缓冲油缸座15保持整个系统的平衡，台车上的驱动油缸控制台车的纵向移动。本发明的定位钢桩台车系统，工作定位钢桩系统下部可上下滑动，既要满足使用要求即用于将钢桩定位，又使结构简单紧凑，整个系统结构简单紧凑，使用方便可靠

工作钢桩台车系统安装在船艏中间槽内，台车通过工作定位钢桩系统与船体行走导轨连接；工作定位钢桩系统包括工作钢桩箱体11，箱体上设置供定位钢桩穿过的通孔，工作钢桩箱体11横向设置多个行走油缸13和缓冲油缸14，行走油缸控制工作定位钢桩系统的横向移动，缓冲油缸用于保持工作定位钢桩系统的整体平衡；箱体上还包括多个升降滑轮20，所述钢丝绳19连接升降滑轮20和升降夹具17，通过升降油缸18驱动钢丝绳带动定位钢桩升降移动，定位钢桩上还设置用于保持定位钢桩位置状态的定位夹具16。

工作钢桩台车与船体行走的上导轨、中轨道和下轨道分别通过上滑块21、中滑块22、下滑块23连接，钢桩台车可满足使用较多的工况。

如图2-3所示，辅助钢桩系统包括辅桩保持架31，辅桩保持架上设置升降夹具35，升降夹具35与辅助钢桩连接，通过升降轮38、钢丝绳39和升降油缸37驱动辅助钢桩升降移动，辅桩保持架还设置有倒桩夹具34和驱动倒桩夹具的倒桩油缸32。辅助钢桩升降移动到一定位置时，通过保持夹具35固定。工作定位钢桩系统、辅助定位钢桩系统，在绞吸挖泥船调遣或迁移时，工作定位钢桩系统、辅助定位钢桩系统的钢桩进行定位并工作，不仅保证定位能力，减少台车的受力和位移，同时提高绞吸船的有效工作时间。

如图4-6所示，缓冲油缸的控制方法，是在桥架通过两个桥架绞车和一些起升滑轮组起升。方法提供2个液压缓冲油缸，8只滑轮固定在龙门架上，6只滑轮固定在桥架首部滑轮组支架上，用于起升桥架时的缓冲平衡。通过本发明的控制方法，可以使桥架下降到绞刀轴与基线成负60°角和起升到绞刀轴与基线夹角正1.5°的位置。在该角度下，整个系统依然能精准地控制钢桩的行程。

在本发明的实施例中，钢桩台车通过行走油缸推动在船体不锈钢轨道上运行，钢桩台车上端装有缓冲油缸，在疏浚时产生的纵向力量由缓冲液压缸缓冲，这些缓冲油缸预加负荷，并与一个或多个蓄能器一同动作。

一个缓冲油缸通过多个蓄能器辅助油缸，由于钢桩的质量非常大，为几十吨的物件，单个缓冲油缸很难应付钢桩的惯性，在钢桩工作时，能保持整个系统的平衡和稳定，需要多个蓄能器辅助，其中，一个缓冲油缸的多个蓄能器的容积、充气压力、工作压力的计算方法是：

缓冲油缸的行程、缸径、压力的计算与选取方法是：缓冲油缸的行程：lc2≥2lα压力的计算：

其中：l-缓冲油缸的行程；l-油缸的缸径；α是系数；dc-油缸的压力；tc是缓冲油缸工作拉力；p2是缓冲油缸的最大工作压力。

蓄能器的容积：充气压力：p0≤0.9p1；工作压力：p2≤4p0，其中：

v-所需蓄能器容积，v0-蓄能器工作时容积，p0-蓄能器充气压力；p1-蓄能器最高工作压力；p2-蓄能器最低工作压力，k、r是比例系数。

从上述公式可以得出结论，需要2台规格是缸径：650mm、杆径：450mm450、行程1500mm的缓冲油缸可胜任整个系统的平衡，其中，油缸的最大工作推力：6630kn，最大工作拉力：3455kn，工作压力：200bar，设计压力：320bar，结合图5-6，在不同的初始压力的情况下，钢桩的倾斜角度在2.3°左右时，缓冲力达到2400kn，使整个系统在移动钢桩时，无论是立桩还是倒桩，都可以保证整个系统的平衡性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。