自调式管道配重涂敷小车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及工程应用领域，属于管道配重生产设备范畴。
【背景技术】
[0002] 受海洋环境的影响，海洋管道铺设过程中会受到海水浮力作用而产生漂移。对海 洋管道进行混凝±配重就是一种有效克服海洋浮力防止漂移的方法，同时还能增加机械保 护W防止外界因素(比如船错、潮软)对其产生的破坏。
[0003]海洋管道混凝±配重技术在国外已有广范应用，最著名的当属海洋石油产区，如 波斯湾、英国和挪威北海油田，都建设了规模巨大的海底管道工程。目前在国内，海洋管道 混凝±配重技术尚不完善，而且没有真正的海洋管道建设企业，从设备到施工标准等多数 依靠国外。混凝±涂敷设备是海洋管道混凝±配重生产作业线的关键，如何用合理工艺方 法，把混凝±厚度均匀、表面平整的涂敷到管道上，并达到标准和规范的技术要求。采用垂 直抛射法涂敷管道时，如图1所示，混凝±进入料斗1通过抛射轮巧日速抛射到管道3中屯、表 面，为了保证在管道表面形成均匀的混凝±层，抛射系统加设了刮板机构4进行整圆，塑料 膜缠绕6W利于后期养生。为了高效的涂敷管道，针对不同管径管道生产要求所需的混凝± 用量不同，因此技术要求的抛射高度和运动速度不同，在生产不同管径管道时则需更换设 备，严重制约了海洋配重管的生产效率及推广应用。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种自调式管道配重涂敷小车，满足不同管径管长管道的安装要求， 减少设备的更换次数，提高工作效率，实时称重混凝±配重量有效减少材料浪费，安全可靠 高效的完成海洋管道的混凝±配重。
[000引本发明实现其目的所采用的技术方案是：
[0006]本发明自调式管道配重涂敷小车主要由旋转运动系统、剪叉式升降台、实时称重 系统和控制系统组成。所述旋转运动系统主要由驱动电机、链轮传动、齿轮传动、支撑座、主 支撑轮和副支撑轮组成。同一涂敷小车上设置有间距大小不同的主副支撑轮，针对不同管 径管道具有自调功能，大间距主支撑轮支撑大管径管道，小间距副支撑轮支撑小管径管道； 支撑轮外包覆有橡胶层，增加摩擦力防止打滑，且支撑轮一端设计有轮福，可对管道施加预 紧力起到轴向定位的作用。驱动电机经过减速器驱动链轮传动，再通过两组齿轮传动装置 驱动支撑轮旋转，从而实现管道转动。
[0007]所述剪叉式升降台主要由升降平台、剪叉臂、液压缸、底盘和车轮组成。剪叉臂的 长度根据升降高度要求确定，采用矩形截面的型钢，截面大小根据受力分析确定；内、外侧 剪叉臂在中屯、转动联接成剪叉，两侧剪叉臂的上、下端分别与升降平台和底盘成转动和滑 动联接;液压缸选用可自锁液压缸，其上端通过U形连接杆与升降平台横梁转动联接，液压 缸活塞杆端部与底盘横梁也采用转动联接，剪叉机械结构，使升降平台起升有较好的稳定 性。底盘采用矩形框架结构，在其下部安装行走车轮;在底盘外部安装可伸缩支腿，其最大 伸出长度为0.3m，在吊装管道时伸出、支撑在地面上，保证工作稳定性，防止侧翻和颠覆。
[0008]所述实时称重系统由称重传感器和控制系统组成。在每个涂敷小车的支撑座下面 安装称重传感器，其型号为TX-H3轮福式传感器，抗偏载能力强、精度高、外形高度低、安装 方便稳定。在称量时，将4只称重传感器的称量数据相加即得到配重管道的重量。在工作过 程中，由于管道管径、管长和混凝±涂敷厚度的变化，配重后管道的重量不同，为使固定称 重装置能够满足不同工况的生产要求，传感器按照最大工况条件下其所需要承受的重量进 行选择，即按照称量(管径X管壁厚X管长）的管道混凝±配重层厚度工况选择。传感器称 重重量为：G=JT()。化(rgS-rsS化2 化+Gi
[0009] 其中，传感器称重重量为G，支撑座和轴承座重量为Gl，管道密度为Pi，混凝±密度 为P2，管道内径为ri，管道外径为K，配重层外径为n，管道长度为^，混凝±层长度为L2。假 设工作过程中4只传感器承受管道重量相等，则每只传感器承受重量Gd满足：
在选 择传感器时，需要考虑一定量程余量，取n= 15，则选取传感器的最大称量值Gmax满足:Gmax = nG= 1.5XGO
[0010] 混凝±层是在管道的直线旋转运动过程中抛射在管道表面层叠缠绕形成的，管道 的直线运动是由涂敷小车在轨道上作直线运动来实现的，由此得到公式：
其中，管道角速度为《，管道直线运动速度为V，混凝±层的涂敷层数为N，管道转化N角度所 需的时间为t，管道直线移动距离为S。
[0011] 当抛射的混凝上层宽度为W时，混凝±层的涂敷层数为N:
将管道混凝±层形成的圆柱面沿母线展开成平面，此时每个螺旋就变成一条斜线，斜线与 管道母线相应垂线所形成的夹角就是螺旋角e，各斜线之间的轴向距离螺距为：
[0012]P= 3T(d+化)ta址;其中，防腐层厚度为h，管道直径为d。
[0013]综上可得：
；由此可知，根据抛射混凝±层宽 度和层数，可确定管道旋转的角速度和直线运动速度的比例。
[0014]管道吊装上去时，4只称重传感器的称量数据相加即为配重前管道重量，涂敷时将 所测数据与涂敷前管道的重量进行对比，即可得到配重混凝±重量。控制系统可根据称重 传感器反馈的数据得出混凝±配重量，既而实时控制涂敷小车的直线运动速度和管道的旋 转速度。
[0015]本发明具有W下有益效果或者优点：1、同一涂敷小车上设置两对间距不同的支撑 轮可分别满足大小管径管道的涂敷;2、控制系统可根据称重系统反馈数据，实时监测和调 整管道的直线运动速度、旋转速度和升降高度，利于提高配重管质量;3、整个涂敷小车自动 化程度高，大大提高混凝±在管道涂敷时的生产效率，剪叉机械结构稳固、安全高效、维护 简单方便。
【附图说明】：
[0016]图1为海洋管道混凝±配重的垂直抛射法示意图；
[0017] 图2为本发明自调式管道配重涂敷小车结构示意图；
[0018]图3为图2自调式管道配重涂敷小车的剪叉式升降台结构示意图。
[0019]图中：1.料斗，2.抛射轮，3.管道，4.整圆机构，5.齿轮传动，6.塑料膜缠绕，7.剪叉 臂，8.升降平台，9.主支撑轮，10.副支撑轮，11.支撑座，12.称重传感器，13.驱动电机，14. 底盘，15.车轮，16.可伸缩支腿，17.链轮传动，18.液压缸。
【具体实施方式】：
[0020] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0021] 本发明自调式管道配重涂敷小车主要由旋转运动系统、剪叉式升降台、实时称重 系统和控制系统组成。所述旋转运动系统主要由驱动电机13、链轮传动17、齿轮传动5、支撑 座11、主支撑轮9和副支撑轮10组成。同一涂敷小车上设置有间距大小不同的主副支撑轮 (9、10)，大间距主支撑轮9支撑大管径管道，小间距副支撑轮10支撑小管径管道;主副支撑 轮(9、10)外均包覆有橡胶层，增加摩擦力防止打滑，且主副支撑轮(9、10)-端设计有轮福， 可对管道3施加预紧力起到轴向定位的作用。驱动电机13经过减速器驱动链轮传动17,再通 过两组齿轮传动巧E动主副支撑轮(9、10)旋转，从而实现管道3转动。
[0022] 所述剪叉式升降台主要由剪叉臂7、升降平台8、底盘14、车轮15和液压缸18组成。 剪叉臂7的长度根据升降高度要求确定，采用矩形截面的型钢，截面大小根据受力分析确 定；内、外侧剪叉臂7在中屯、转动联接成剪叉，两侧剪叉臂7的上、下端分别与升降平台8和底 盘14成转动和滑动联接;液压缸18选用可自锁液压缸，其上端通过U形连接杆与升降平台8 横梁转动联接，液压缸18活塞杆与底盘14横梁也采用转动联接，剪叉机械结构，使升降平台 8起升有较好的稳定性。底盘14采用矩形框架结构，在其下部安装行走车轮15;在底盘14外 部安装可伸缩支腿16,其最大伸出长度为0.3m，在吊装管道时伸出、支撑在地面上，保证工 作稳定性，防止侧翻和颠覆。
[0023]所述实时称重系统由称重传感器12和控制系统组成。在涂敷小车上每个支撑座11 下面安装有称重传感器12。当管道3吊装上去时，4只称重传感器12的称量数据相加即为配 重前管道3重量，涂敷时将所测数据与涂敷前管道3的重量进行对比，即可得到抛射混凝± 重量。控制系统可根据称重传感器12反馈的数据得出混凝±配重量，既而实时控制涂敷小 车的直线运动速度、管道旋转速度和升降高度。
[0024]W上所设及的度量单位，未做特殊说明的均为国际标准单位，参看下表。
【主权项】
1. 本发明自调式管道配重涂敷小车，主要由旋转运动系统、剪叉式升降台、实时称重系 统和控制系统组成；同一涂敷小车上设置有间距大小不同的主副支撑轮(9、10)，大间距主 支撑轮(9)支撑大管径管道，小间距副支撑轮(10)支撑小管径管道； 所述驱动电机（13)经过减速器驱动链轮传动（17)，再通过两组齿轮传动（5)驱动主副 支撑轮(9、10)旋转，从而实现管道(3)转动。2. 根据权利要求1所述的自调式管道配重涂敷小车，其特征是:剪叉式升降台主要由剪 叉臂(7)、升降平台（8)、底盘(14)、车轮(15)和液压缸(18)组成； 所述的剪叉臂(7)的上端和下端分别与升降平台（8)和底盘(14)成转动和滑动联接； 所述液压缸（18)上端和下端分别与升降平台（8)和底盘（14)成转动联接，液压支撑+剪 叉机械升降结构，使升降平台（8)起升有较好的稳定性； 所述在底盘(14)外部安装可伸缩支腿(16 )，保证工作稳定性。3. 根据权利要求1所述的自调式管道配重涂敷小车，其特征是:实时称重系统由称重传 感器（12)和控制系统组成;称重传感器（12)实时测量配重混凝土的重量，控制系统可根据 称重传感器(12)反馈的数据调节涂敷小车的直线运动速度、管道旋转速度和升降高度。
【专利摘要】本发明涉及一种自调式管道配重涂敷小车，主要由旋转运动系统、剪叉式升降台、实时称重系统和控制系统组成。同一涂敷小车上设置有间距大小不同的主副支撑轮，针对不同管径管道具有自调功能，大间距主支撑轮支撑大管径管道，小间距副支撑轮支撑小管径管道；升降系统采用剪叉机械结构具有良好的稳定性，在底盘外部安装可伸缩支腿，防止侧翻和颠覆，称重传感器实时监测混凝土的配重重量，控制系统根据传感器反馈数据实时调整涂敷小车的直线运动速度和旋转速度。整个涂敷小车自动化程度高，大大提高混凝土在管道涂敷时的生产效率，降低生产成本。
【IPC分类】B05C13/02, B05C11/10
【公开号】CN105436044
【申请号】CN201610004121
【发明人】张富晓, 雷凌, 孙灵, 黄志强, 梁澍, 王芳
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2016年1月5日