【正文】 力：，每米氣囊承載能力==158kN 表4－2箱涵類型重量（t）箱涵長(m)箱涵寬(m)氣囊長（m）氣囊數量氣囊承載能力（KN/條）實際載荷（KN/條）實際工作氣壓（MPa）三孔引水1515521801547雙孔引水1511514851099雙孔排水1511616431152單孔引水3321556790542單孔排水156869605注：表中“氣囊數量”是指有效載荷的氣囊數量，為滿足移動需要，必須要有足夠數量的接應氣囊。預制箱涵的類型分為取水單孔、取水雙孔、取水三孔、單孔排水、雙孔排水(淺埋)、雙孔排水(深埋)及其它異型構件。(4)氣源系統(tǒng)簡潔方便，保障了同步控制的可靠性，建立了空氣壓縮機與管道設計計算模型。具體要求如下：1）氣囊工作高度：0～500mm2）氣囊最大單位頂升力：600kN/m3) 工作周期：5min4) 安裝高度：其它要求1)頂升時可實現各氣囊同步供氣與獨立供氣2)搬運時各氣囊的氣壓調節(jié)作用，保證構件水平3)系統(tǒng)工作可靠，造價低，易于操作 本章小結本章介紹了基于實現卷揚機交流同步控制的方法，實現了以為核心的控制系統(tǒng)設計。 氣源系統(tǒng)的功能分析根據大型構件氣動頂升搬運系統(tǒng)的要求，需要具備頂升與搬運任務。 轉動慣量分析主令機和從動機轉動慣量都是時變參數，主令機的卷輥轉動慣量隨卷筒直徑減少逐漸減小，從動機卷輥的轉動慣量隨卷筒直徑增加逐漸增加。控制系統(tǒng)對不同電機的反饋轉速進行同步監(jiān)測，并根據存在的轉速差來確定同步補償量，進行補償控制。本系統(tǒng)主令電機和從動機的變頻控制器的硬件設計相同。空間矢量算法生成的SVPWM控制信號由DSP的事件管理模塊EVA的PMW1—PMW6輸出，經高速光耦隔離，帶動IR的IR2132S輸出驅動信號，驅動ST公司的STGW20NB60KDIGBT實現交流電機的高性能控制?？刂破鞯挠布M成如圖3－2所示。顯而易見，當時，鋼絲繩松弛懸吊勝； 時，則鋼絲繩張緊。反之，當為收卷時，為主令機，為從動機，放卷。 控制系統(tǒng)構成及工作原理卷揚機主體的物理模型如圖3－1所示。近年來，隨著交流變頻調速技術的不斷發(fā)展，交流電機結構簡單、適應性強的特點越顯突出，交流傳動已成為發(fā)展趨勢，依據卷揚機成形理論和卷揚機同步控制系統(tǒng)的特點，設計了一種以為控制系統(tǒng)核心，不使用張力傳感器，用交流變頻調速實現恒線速度調節(jié)的新型卷繞同步控制系統(tǒng)。同步作業(yè)，是指各氣囊在工作時，應當使氣動頂升與搬運時各高壓氣囊工作的氣囊內壓力相同、承載的工作面面積相同，即各氣囊的承載長度、承載寬度均應相同，這樣就可保證在頂升搬運大型構件時，各氣囊的負荷均衡。因此，氣動頂升搬運系統(tǒng)可以根據大型構件的特點和施工現場的條件靈活布置與組合，構成受力合理、動力足夠的施工作業(yè)系統(tǒng)，因此常用于各種大型、復雜的結構件的陸上移動工作。(4)為保證所建模型的準確性，結合工程實際進行了試驗，并對試驗情況進行了氣囊受力、穩(wěn)定性等性能評估分析。每條氣囊起重能力3391kN，氣囊實際工作壓力為：，氣囊采用一列八行布置。設氣囊以為支點，建立箱梁的3個受力方程： （3－14） 氣囊滾動阻力其中，由公式3－14得出：設，可得因為箱梁傾角很小，可以忽略重心的偏移及下滑力對箱梁的力矩，將原力學模型進行簡化：可得 ：所以 ，可得箱梁下滑力 氣動搬運沉箱實例(1)基本技術參數這是某工程用沉箱，沉箱重量達2365噸，是港口用大型構件。建立箱梁平面坐標系如圖3－11所示。 箱梁搬運實例(1) 箱梁的技術參數 這是某工程用箱梁，箱梁重量達1525噸，根據工程要求，該構件在陸地進行預制、水上施工安裝，構件的基本技術數據見表3－3，具體形狀和行走氣囊的布置方式參見圖3－8所示。若牽引位置高于卷揚機架高度時，牽引時產生的向下分力，增加氣囊的摩擦力，影響氣囊使用壽命；若捆綁位置低于卷揚機架高度時，產生的向上分力，不利于沉箱的穩(wěn)定。構件的移動由數臺卷揚機通過滑輪組在大型構件兩側同步牽引實現，為確保大型構件移動過程的平穩(wěn)、安全，在移動的反方向上用設置同樣的牽引系統(tǒng)進行反向牽引保護。注意：氣囊凈間距是指搬運時兩相鄰氣囊之間的間距。一般設計時，應保證氣囊的氣囊頭從大型構件的底部伸出為宜，但伸出長度不能過長。(3)氣囊工作高度的選擇氣囊工作高度是指在頂升作業(yè)時大型構件底平面至頂升溝基礎表面的高度。所以，承載面積與承載力也隨著變化。氣囊骨架材料—錦綸簾子布的層數根據氣囊工作壓力選用，中壓氣囊簾子布一般為3層，高壓氣囊簾子布一般為6層，并要求簾子布層間附著力要不小于7kN/m，氣囊囊壁的斷面厚度約10mm左右。根據這些要求，我們對氣囊形狀進行了優(yōu)化設計，通過分析比較確定氣囊體采用長圓柱形、氣囊頭為圓錐形狀的氣囊結構?？紤]到行走氣囊移動過程中的磨損，行走氣囊的氣囊壁與大型構件、移動地面狀況，需增加氣囊壁厚度，以提高氣囊的使用壽命。3－8 行走氣囊集群布置形式圖 行走氣囊的選用 行走氣囊工況說明行走氣囊搬移重物的工作原理與滾筒搬運重物的工作原理基本相同，在重物底部與地面之間有規(guī)律地支墊若干個行走氣囊，通過外力牽引，使行走氣囊向前滾動，從而使重物與地面產生定向相對移動，從而達到搬移大型構件的目的。主要影響因素有：大型構件結構形式和出運方向。氣囊承載面寬度B與氣囊公稱直徑D和氣囊工作高度H有關。若伸長部分過長，在頂升過程中，氣囊頭部分受力情況復雜，易造成氣囊的磨損，降低氣囊的使用壽命。氣囊的工作高度過高或過低均不利于大型構件的頂升，若氣囊的工作高度過高時，大型構件穩(wěn)定性差，此外氣囊囊體壓力大，也不利于氣囊的安全；工作高度過低時既造成氣囊的取放不便，也會造成氣囊體與構件和頂升槽的接觸面積加大，加劇了磨損，影響了氣囊的使用壽命。（2）囊公稱直徑D的選擇氣囊公稱直徑D是指氣囊在自由狀態(tài)下充填一定氣壓的壓縮空氣狀態(tài)下氣囊的直徑。我國船舶業(yè)已成功運用氣囊進行船舶的上排、下水，按照《船舶上排、下水用氣囊》標準(GB/T3795－1996)和《船舶用氣囊上排、下水工藝要求》標準(CB/T3837－1998)。(4)成本低廉。(2)受力均勻。當大型構件座實后，氣囊繼續(xù)放氣，頂升托板落回原處，抽出氣囊，整個大型構件頂升動作完成。（2）圓柱型和箱體型大型構件的氣囊集群布置圓柱類大型構件的頂升氣囊的平面布置形式如圖2－2所示。 高壓氣囊頂升與搬運系統(tǒng)的設計（1）頂升氣囊集群布置方式的確定原則確定頂升氣囊的擺放方式和頂升氣囊的數量是大型構件整體頂升中一項非常重要的工作，它直接關系到大型構件在頂升過程中的穩(wěn)定性、安全可靠性和施工經濟性，因此，應經過慎重考慮和確定頂升氣囊的布置方式。由此可知，氣動傳動系統(tǒng)是由四部分組成的，它們是：(1)氣源裝置是獲得壓縮空氣的裝置。在生產物流活動的全過程中，裝卸搬運活動的管理，主要是對裝卸搬運方式的選擇、裝卸搬運機械的選擇和合理配置與使用以及裝卸搬運合理化，盡可能減少裝卸搬運次數。物流各階段的前后和統(tǒng)一階段的不同活動之間，都必須進行搬運作業(yè)。現將其中主要的功能簡述如下：大型沉箱高壓氣囊搬運系統(tǒng)的功能構成頂升功能搬運功能氣動控制檢測系統(tǒng)圖2－1 大型沉箱高壓氣囊搬運系統(tǒng)的功能構成頂升是構件搬運系統(tǒng)的主要功能之一，其在構件搬運系統(tǒng)中的主要任務是解決物料在空間上的位移問題。第2章 大型構件高壓氣囊搬運系統(tǒng)氣囊搬運技術的主要內容包括：氣囊的性能、氣囊的承載力、沉箱預制場的平面布置、沉箱搬運牽引和充氣系統(tǒng)、搬運的技術工藝、沉箱預制底模、堆場和運輸通道、上駁工藝、經濟效益分析及推廣應用價值評估等。(2)對行走氣囊的選用、卷揚機及地錨的布置圖設計進行討論。 到目前國內氣囊搬運大型沉箱技術并無相關的技術規(guī)程和質量標準，國外也未見有此技術應用的公開報道。 本文研究的主要內容隨著我國經濟的發(fā)展，我國港口建設的規(guī)模越來越大，目前我國港口重力式碼頭的單個沉箱重量已超過1000t，有的甚至在2500t以上，這些超級沉箱若仍采用在已有的碼頭前沿預制，由大型起重設備出運、安裝的工藝已不適應工程施工的需要，如采用陸上預制、滑道下水或塢內預制后起浮出運的傳統(tǒng)工藝，就受到投資成本、工期、場地條件等多方面的制約。對地基承載力要求低，由于氣囊底部承載力受力均勻，再通過頂升溝的混凝土基礎將荷載分散傳遞給地基，這就進一步對地基承載力的要求。在這一環(huán)節(jié)，著眼于綠色生產進行選擇綠色生產工藝技術、綠色生產工藝設備與裝備等，采用氣動技術、使用氣囊等裝備是綠色生產的集中表現。大型構件氣動頂升搬運系統(tǒng)的設計就是在氣囊搬運大型構件新工藝的基礎上，從系統(tǒng)論的觀點，就氣動頂升技術、氣動搬運、變頻調速技術、供氣系統(tǒng)等進行優(yōu)化組合，形成了集頂升與搬運于一體的氣動新系統(tǒng)。－0. 7m/s，有的高達1－3m/s。便于進行能量儲存，可以進行應急或系統(tǒng)需要用。氣動系統(tǒng)清潔，即使有泄漏，也不會像液壓系統(tǒng)那樣污染產品和環(huán)境。作為工作介質的壓縮空氣的物理性質，使氣動技術在廣泛的各種應用中具有安全、方便和費用低的優(yōu)點。氣動的持續(xù)發(fā)展必須體現在一些比較重要的特征上：通過小型化設計，提高元件功效，尺寸不斷小型化和功能不斷強化是氣動元件發(fā)展的必然趨勢；發(fā)展裝配簡易性及高性能的連接技術，在一定應用條件下，都具有或多或少的隨意組合性。工業(yè)各領域如機械、電子、鋼鐵、運行車輛及其制造、橡膠、紡織、輕工、化工、食品、包裝、印刷、煙草等，氣動技術己成為不可缺少的基本部分。工業(yè)界在尋求高效率、低成本、安全可靠又有較長使用壽命的自動化元件和技術。一般的起重機械都采用計算機控制，能夠準確計算出工件的重量，監(jiān)控機械的工作狀態(tài)，并有報警與自鎖功能以及其它輔助功能。而數據總線控制技術在起重機上的應用，將發(fā)動機控制、液壓控制、安全監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)控和極限載荷限制集為一體，通過總線方式進行信息傳遞與控制，實現了控制上真正意義的自動化與智能化。直升機吊裝工件比較普遍對于一般起重機械不能夠完成的吊裝工作往往考慮使用直升機進行吊裝，有些直升機的起吊能力達到幾十噸。4)吊裝過程平穩(wěn)，無明顯附加沖擊載荷。(2)起重業(yè)的專業(yè)分工更細有些公司專門從事港口集裝箱起重設備的安裝，有些公司專門從事鋼屋架的液壓頂升，有些公司專門從事超高超重設備的吊裝，他們充分利用液壓提升設備的特點用于超重、超高、大跨度的構件安裝。2)輪式起重機主要包括全地面起重機、汽車起重機和越野輪胎起重機，其中全地面起重機的噸位躍居三者榜首。由此可見，大型構件的頂升搬運可應用于各個行業(yè)。(5)對沉箱預制適應性不強，如平面尺寸變化、沉箱重心發(fā)生變化等，都需要對預制廠及相應設備進行相應調整?？梢钥闯霾捎密壍莱鲞\大型構件存在如下缺點：(1)該工藝需要設置軌道梁、鋼軌、平移滑車等設備，投資費用高，往往為單位所不能接受，在投標中也處于不利地位。在沉箱頂升過程中，諸如需要人員鉆入地溝，放置千斤頂時位置必須準確，頂升時各千斤頂操作必須同步、頂升過程時間長等，操作起來比較繁瑣。莆田八重洲飼料有限公司商住樓頂升平移施工，頂升要求受力梁規(guī)格大強度高，由基礎梁承受結構荷載。這類裝置不僅在船舶建設工程中，而且在國內港口工程建設中也發(fā)揮著重要的作用，例如中港四航局第一工程公司東江口預制廠2212t沉箱搬運如圖1－1所示，3000t廣順號油輪下水如圖1－2所示。(5)對起重搬運的基礎要求低，特別適合臨時預制場的工程。其主要工作特點：(1)起重量不受限制，通過氣動提升系統(tǒng)的擴展組合，能滿足千噸級甚至萬噸級構件的吊裝。氣動技術是流體傳動及控制技術的一個重要分支。同濟大學工程碩士論文高壓氣囊搬運大型沉箱技術在港口工程中的研究和應用畢業(yè)論文76第一章 緒論隨著我國綜合國力的提高和融入世界進程的加快，港口建設快速蓬勃發(fā)展，碼頭建設越來越朝大泊位、深水泊位方向發(fā)展；同時，與之相適應的沉箱也逐漸向大型化發(fā)展，沉箱尺度規(guī)模越來越大，沉箱的自重、跨度和體積也越來越大。隨著生產工藝和要求及設備制造業(yè)的發(fā)展，出現的這些大型甚至超大型的建筑構件，由于現場條件的局限，設備的重量遠遠超出了常規(guī)起重設備的額定承載能力，因此氣動提升裝置在這方面突顯優(yōu)勢，在吊裝市場占有重要地位。氣動搬運設備的起重搬運能力可達數千噸級，常用于超重、超高、大跨度的構件安裝。(4)頂升過程平穩(wěn)，無附加沖擊載荷。系統(tǒng)實現完全同步控制、負載均衡、姿態(tài)校正、操作閉鎖、過程顯示等工作，大大提高了工程實施的安全可靠性，保證工程質量。使用10臺500t油壓千斤頂，東西兩側對稱，每側各布置5臺，順利進行了此超長沉箱的頂升作業(yè)。大型構件一般需要使用多個數百噸的千斤頂，地基處理需要采用強夯、加大的基礎，造價高，地基處理時間長。實現沉箱橫移需要配置如下設施：預制平臺：20m20m平臺共8個；吊機：DQM540/30型2臺，吊力10t(變幅18－37m)；橫移車：兩列，中心軌距為8m；縱移車： t/列，中心軌距為9 m；斜架車：；絞車：30t絞車2臺，10t絞車2臺；電絞盤：5t，1臺；油壓千斤頂：頂力500t，10臺。(4)沉箱上浮船塢時對搭岸結構的要求高，限制了所使用浮船塢的船型。采用氣囊搬運大型沉箱、實現船舶上排與下水、克服了以往中小型船廠修造船能力受制于固定式下水滑道的弊端，發(fā)展成為極具靈活性的下水技術，可節(jié)省大筆修造大型船舶下水滑道的資金。當前大型移動起重機的主要有：1)最大噸位已超過10O0t履帶起重機，例如Derrag公司的CC12600型起重量為1600t、Liebherr公司的LR11200起重量為1000t。3)采用超起裝置的超大型起重機，如：Manitowoc公司的2250型履帶起重機，標準型起重量為272t，增設超起臂架