【正文】 全、方便和費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。4)氣動(dòng)作為普遍應(yīng)用的傳動(dòng)和控制方式，為全世界各個(gè)工業(yè)部門所接受并泛應(yīng)用，也是由于具有以下許多優(yōu)點(diǎn)：氣動(dòng)技術(shù)以空氣為工作介質(zhì)，空氣隨處可取，且粘性小，在管內(nèi)流動(dòng)阻力小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。氣動(dòng)的持續(xù)發(fā)展必須體現(xiàn)在一些比較重要的特征上：通過小型化設(shè)計(jì)，提高元件功效，尺寸不斷小型化和功能不斷強(qiáng)化是氣動(dòng)元件發(fā)展的必然趨勢(shì)；發(fā)展裝配簡(jiǎn)易性及高性能的連接技術(shù)，在一定應(yīng)用條件下，都具有或多或少的隨意組合性。2)氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)近10來年內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)歷了令人矚目的飛躍性發(fā)展，突出表現(xiàn)在：自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用覆蓋面越來越廣，從原先只應(yīng)用于簡(jiǎn)單、重復(fù)的工藝過程擴(kuò)大到復(fù)雜的工藝過程：自動(dòng)化機(jī)器在性能和功能上都有顯著的提高，機(jī)器的節(jié)拍時(shí)間更短，運(yùn)動(dòng)精度更高，同時(shí)能與計(jì)算機(jī)直接聯(lián)接，從而更快和更準(zhǔn)確地進(jìn)行生產(chǎn)管理；由于產(chǎn)品的多樣化使柔性生產(chǎn)設(shè)備得到越來越廣泛的應(yīng)用，這類設(shè)備要求能非?？旖莸貙?duì)之進(jìn)行重新編程，以實(shí)現(xiàn)同一機(jī)器對(duì)不同種類或尺寸工件進(jìn)行加工，從而大幅度地降低設(shè)備投資并實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)自動(dòng)化；要求越來越短的設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試周期和設(shè)備停機(jī)維修時(shí)間。工業(yè)各領(lǐng)域如機(jī)械、電子、鋼鐵、運(yùn)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(dòng)技術(shù)己成為不可缺少的基本部分。1)氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展歷程 是從單個(gè)元件到控制系統(tǒng)，從單純機(jī)械制品到機(jī)電一體的復(fù)雜高科技產(chǎn)品的歷程。工業(yè)界在尋求高效率、低成本、安全可靠又有較長(zhǎng)使用壽命的自動(dòng)化元件和技術(shù)。工業(yè)氣動(dòng)是采用壓縮空氣來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和控制的功能，約有50年的歷史。一般的起重機(jī)械都采用計(jì)算機(jī)控制，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出工件的重量，監(jiān)控機(jī)械的工作狀態(tài)，并有報(bào)警與自鎖功能以及其它輔助功能。這種先進(jìn)的控制系統(tǒng)顯著提高了控制系統(tǒng)的可靠性、作業(yè)安全性、操作舒適性和工作效率。而數(shù)據(jù)總線控制技術(shù)在起重機(jī)上的應(yīng)用，將發(fā)動(dòng)機(jī)控制、液壓控制、安全監(jiān)測(cè)狀態(tài)監(jiān)控和極限載荷限制集為一體，通過總線方式進(jìn)行信息傳遞與控制，實(shí)現(xiàn)了控制上真正意義的自動(dòng)化與智能化。(4)注重信息化的集成和設(shè)備自動(dòng)化，強(qiáng)化安全報(bào)警系統(tǒng)液壓傳動(dòng)是目前移動(dòng)式起重機(jī)普遍采用的傳動(dòng)方式，裝備了先進(jìn)的微電子智能功率控制系統(tǒng)。直升機(jī)吊裝工件比較普遍對(duì)于一般起重機(jī)械不能夠完成的吊裝工作往往考慮使用直升機(jī)進(jìn)行吊裝，有些直升機(jī)的起吊能力達(dá)到幾十噸。主臂、主臂與固定副臂、主臂與塔式副臂等這三種結(jié)構(gòu)組合己成為大型起重機(jī)的必備組合方式。4)吊裝過程平穩(wěn)，無明顯附加沖擊載荷。2)同步控制，安全受控，可手動(dòng)控制和完全自動(dòng)控制。(2)起重業(yè)的專業(yè)分工更細(xì)有些公司專門從事港口集裝箱起重設(shè)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(shè)備的吊裝，他們充分利用液壓提升設(shè)備的特點(diǎn)用于超重、超高、大跨度的構(gòu)件安裝。如：Liebherr公司最大噸位LTM1800型800t，Defrag公司的AC700型700t和Tadano公司的550t都是全地面起重機(jī)。2)輪式起重機(jī)主要包括全地面起重機(jī)、汽車起重機(jī)和越野輪胎起重機(jī)，其中全地面起重機(jī)的噸位躍居三者榜首。為此大型移動(dòng)起重機(jī)在吊裝方面有很大的施展空間，也因此而得以不斷發(fā)展。由此可見，大型構(gòu)件的頂升搬運(yùn)可應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在上海東方明珠廣播電視塔剛天線桅桿、北京西客站主站放鋼制門樓、北京首都機(jī)場(chǎng)四機(jī)位機(jī)庫的網(wǎng)架屋頂以及6000噸上海大劇院鋼屋架等工程中，這些大跨度鋼珩架結(jié)構(gòu)采用滑移法整體提升技術(shù)，并且采用脈寬調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)同步控制。(5)對(duì)沉箱預(yù)制適應(yīng)性不強(qiáng)，如平面尺寸變化、沉箱重心發(fā)生變化等，都需要對(duì)預(yù)制廠及相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。(3)對(duì)軌道水平平面要求高，在使用過程中維修率高，需要定期對(duì)軌道梁翻修?？梢钥闯霾捎密壍莱鲞\(yùn)大型構(gòu)件存在如下缺點(diǎn)：(1)該工藝需要設(shè)置軌道梁、鋼軌、平移滑車等設(shè)備，投資費(fèi)用高，往往為單位所不能接受，在投標(biāo)中也處于不利地位。橫移車乘載沉箱的全部重量，軌道應(yīng)滿足橫移車的線荷載，由力矩平衡和虎克定律可知：根據(jù)橫移車的線荷載決定沉箱在平臺(tái)上的最制高度。在沉箱頂升過程中，諸如需要人員鉆入地溝，放置千斤頂時(shí)位置必須準(zhǔn)確，頂升時(shí)各千斤頂操作必須同步、頂升過程時(shí)間長(zhǎng)等，操作起來比較繁瑣。千斤頂頂升工藝即預(yù)先在預(yù)制臺(tái)座上布置千斤頂基礎(chǔ)，然后設(shè)置頂升溝槽，大型構(gòu)件預(yù)制完成后從頂升溝槽放置千斤頂，利用千斤頂將沉箱頂升。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(qiáng)度高，由基礎(chǔ)梁承受結(jié)構(gòu)荷載。圖1－1 中港四航局第一工程公司東江口預(yù)制廠2212t沉箱搬運(yùn)圖1－2 3000t廣順號(hào)油輪氣囊下水、的超長(zhǎng)沉箱，采取在陸域進(jìn)行預(yù)制、溜放和水上接高的方法施工。這類裝置不僅在船舶建設(shè)工程中，而且在國(guó)內(nèi)港口工程建設(shè)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(yù)制廠2212t沉箱搬運(yùn)如圖1－1所示，3000t廣順號(hào)油輪下水如圖1－2所示。氣動(dòng)頂升搬運(yùn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是氣囊制造技術(shù)以及同步控制技術(shù)，其發(fā)展經(jīng)歷了氣囊出運(yùn)、氣囊頂升及同步頂升搬運(yùn)階段，目前發(fā)展成為連續(xù)式同步頂升搬運(yùn)控制技術(shù)。(5)對(duì)起重搬運(yùn)的基礎(chǔ)要求低，特別適合臨時(shí)預(yù)制場(chǎng)的工程。(3)可操作性好，氣動(dòng)提升系統(tǒng)體積大，重量輕。其主要工作特點(diǎn)：(1)起重量不受限制，通過氣動(dòng)提升系統(tǒng)的擴(kuò)展組合，能滿足千噸級(jí)甚至萬噸級(jí)構(gòu)件的吊裝。氣動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備是液壓系統(tǒng)的延續(xù)和發(fā)展，陸上水平移動(dòng)系統(tǒng)由滾動(dòng)氣囊和卷揚(yáng)機(jī)組成，氣動(dòng)提升設(shè)備由超高壓氣囊集群組成，比液壓系統(tǒng)技術(shù)更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保，是超高超重設(shè)備吊裝的重要工具之一。氣動(dòng)技術(shù)是流體傳動(dòng)及控制技術(shù)的一個(gè)重要分支。這些港口用建筑結(jié)構(gòu)件沉箱的自重大、體積大、跨度大、高度高，無疑對(duì)陸上搬運(yùn)技術(shù)提出了更高更嚴(yán)格的要求，因此，大型建筑結(jié)構(gòu)件氣動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)的研究對(duì)加快我國(guó)港口的現(xiàn)代化進(jìn)程，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。同濟(jì)大學(xué)工程碩士論文高壓氣囊搬運(yùn)大型沉箱技術(shù)在港口工程中的研究和應(yīng)用畢業(yè)論文76第一章 緒論隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提高和融入世界進(jìn)程的加快，港口建設(shè)快速蓬勃發(fā)展，碼頭建設(shè)越來越朝大泊位、深水泊位方向發(fā)展；同時(shí)，與之相適應(yīng)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。這些大型建筑構(gòu)件的安裝與運(yùn)輸就成為一個(gè)越來越迫切解決的問題，特別是大型建筑構(gòu)件的陸上搬運(yùn)需求就越來越迫切。隨著生產(chǎn)工藝和要求及設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)的這些大型甚至超大型的建筑構(gòu)件，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的局限，設(shè)備的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了常規(guī)起重設(shè)備的額定承載能力，因此氣動(dòng)提升裝置在這方面突顯優(yōu)勢(shì)，在吊裝市場(chǎng)占有重要地位。近年來，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域機(jī)電一體化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，氣動(dòng)技術(shù)以其成本低廉、工作效率高、干凈且不污染環(huán)境、節(jié)約能源、使用和維修方便、對(duì)環(huán)境要求不高等一系列優(yōu)點(diǎn)，己在各個(gè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，氣動(dòng)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要手段之一。氣動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備的起重搬運(yùn)能力可達(dá)數(shù)千噸級(jí)，常用于超重、超高、大跨度的構(gòu)件安裝。(2)同步控制，安全受控。(4)頂升過程平穩(wěn)，無附加沖擊載荷。(6)有利于保護(hù)建筑構(gòu)件，采用分布荷載，避免了液壓起重的集中載荷。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全同步控制、負(fù)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(shí)施的安全可靠性，保證工程質(zhì)量。因此，大型建筑構(gòu)件的陸上頂升搬運(yùn)需求量大，特別是我國(guó)北方地區(qū)的許多港口、防潮壩建設(shè)需要大量大型建筑構(gòu)件，同時(shí)，由于這些港口屬于沉積土質(zhì)，易沉降，這就加大了對(duì)氣動(dòng)頂升搬運(yùn)系統(tǒng)的需求，其應(yīng)用前景良好。使用10臺(tái)500t油壓千斤頂，東西兩側(cè)對(duì)稱，每側(cè)各布置5臺(tái)，順利進(jìn)行了此超長(zhǎng)沉箱的頂升作業(yè)。天津港北大防波堤一期工程采用4臺(tái)專用的100t千斤頂放入頂升槽內(nèi)進(jìn)行支頂半圓體結(jié)構(gòu)。大型構(gòu)件一般需要使用多個(gè)數(shù)百噸的千斤頂，地基處理需要采用強(qiáng)夯、加大的基礎(chǔ)，造價(jià)高，地基處理時(shí)間長(zhǎng)。 軌道滑車施工工藝是比較傳統(tǒng)的施工工藝，如圖1－3所示，已經(jīng)有幾十年的歷史，有著成熟的施工技術(shù)，如：、采取軌道與縱橫移結(jié)合的出運(yùn)工藝。實(shí)現(xiàn)沉箱橫移需要配置如下設(shè)施：預(yù)制平臺(tái)：20m20m平臺(tái)共8個(gè)；吊機(jī)：DQM540/30型2臺(tái)，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(tái)，10t絞車2臺(tái)；電絞盤：5t，1臺(tái)；油壓千斤頂：頂力500t，10臺(tái)。(2)鋼軌、滑輪、沉箱全部為剛性接觸，很容易產(chǎn)生不均勻受力，設(shè)備損壞，需要經(jīng)常檢查更換。(4)沉箱上浮船塢時(shí)對(duì)搭岸結(jié)構(gòu)的要求高，限制了所使用浮船塢的船型。圖1－3 軌道式出運(yùn)大型建筑構(gòu)件 采用高壓氣囊搬運(yùn)大型構(gòu)件采用頂升平移法整體搬遷2000自重60t的大型拱頂油罐，大型油罐的技術(shù)參數(shù)如下：、罐的上部壁厚6mm，罐的中間壁厚8mm，罐的下部壁厚10mm，罐底板的厚度8mm，材質(zhì)為Q235－A。采用氣囊搬運(yùn)大型沉箱、實(shí)現(xiàn)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(shù)，可節(jié)省大筆修造大型船舶下水滑道的資金。(1)大型移動(dòng)式起重機(jī)的發(fā)展情況 為實(shí)現(xiàn)整體吊裝，對(duì)起重設(shè)備的起重能力、作業(yè)空間、安全可靠性都有很高要求，如果是多機(jī)同時(shí)吊裝，還需要具備協(xié)調(diào)控制能力。當(dāng)前大型移動(dòng)起重機(jī)的主要有：1)最大噸位已超過10O0t履帶起重機(jī)，例如Derrag公司的CC12600型起重量為1600t、Liebherr公司的LR11200起重量為1000t。受其伸縮臂結(jié)構(gòu)自重和伸縮機(jī)構(gòu)等限制，與履帶起重機(jī)相比，起重噸位相對(duì)小些，不過也接近千噸級(jí)。3)采用超起裝置的超大型起重機(jī)，如：Manitowoc公司的2250型履帶起重機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)型起重量為272t，增設(shè)超起臂架和超起配重后，起重量為450t，而增設(shè)環(huán)軌超起裝置，并改用重型臂架后，起重量可達(dá)到1300t。這些液壓提升設(shè)備的主吊均采用大噸位的液壓千斤頂，其主要工作特點(diǎn)：1)起重量不受限制，通過液壓提升系統(tǒng)的擴(kuò)展組合，能滿足千噸級(jí)甚至萬噸級(jí)構(gòu)件的吊裝。3)可操作性好，液壓提升系統(tǒng)體積小，重量輕。(3)大量采用擴(kuò)大作業(yè)空間的新結(jié)構(gòu)、新工藝為實(shí)現(xiàn)大頂升高度和大幅度，大型起重機(jī)的起重臂廣泛采用主副臂的組合結(jié)構(gòu)。除此以外，履帶起重機(jī)又出現(xiàn)了新的臂架組合方式：副臂通過過渡節(jié)直接與主臂連接，副臂上連接副臂，使其作業(yè)空間得到了有效擴(kuò)大，最大作業(yè)范圍可達(dá)到200m以上，現(xiàn)已應(yīng)用于 Liobherr和Manitowoc公司的起重機(jī)上。例如：世界第一高塔加拿大多倫多電視塔其發(fā)射天線鋼桅桿就是采用直升機(jī)分段吊裝而成的。這些控制系統(tǒng)的不斷更新，為提高起重機(jī)的調(diào)速性能、降低操作強(qiáng)度、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低使用成本提供了保證。同時(shí)借助圖形化的顯示屏顯示起重機(jī)的所有信息，例如系統(tǒng)狀態(tài)、技術(shù)參數(shù)等，甚至可協(xié)助操作者進(jìn)行故障診斷，顯示故障原因、部位及處理方法。例如Defrag和Liebherr公司。(1)氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展歷程、趨勢(shì)和特征氣動(dòng)技術(shù)是以氣體為工作介質(zhì)傳遞信號(hào)和動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的一項(xiàng)技術(shù)。在二次世界大戰(zhàn)后不久，由于各國(guó)科技迅速進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)繁榮，迫切需要提高生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的水平，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和增加勞動(dòng)生產(chǎn)率。氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生：元件簡(jiǎn)單可靠并容易掌握，可采用高效生產(chǎn)工藝大批制造，適合生產(chǎn)空間各種復(fù)雜動(dòng)作，可與電控裝置和計(jì)算機(jī)配套使用等，促使氣動(dòng)技術(shù)在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。由風(fēng)動(dòng)技術(shù)和液壓技術(shù)演變、發(fā)展而成為獨(dú)立技術(shù)門類的氣動(dòng)技術(shù)，己經(jīng)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，顯示出強(qiáng)大的生命力，成為20世紀(jì)應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、也最易被接受及重視的技術(shù)之一。在尖端技術(shù)領(lǐng)域如核工業(yè)或宇航，氣動(dòng)技術(shù)占據(jù)了重要地位，在農(nóng)林、園藝、樓宇自動(dòng)化等范疇，也得到了應(yīng)用。3)氣動(dòng)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的重要特征科學(xué)技術(shù)、材料、工藝的新發(fā)展和人們觀念的變化以及市場(chǎng)的需求，帶動(dòng)氣動(dòng)技術(shù)飛躍地發(fā)展，建立了具有明顯特色的技術(shù)方法。集成化充分兼顧模塊化，即在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮集成模塊或單元的兼容性；部件應(yīng)用性能的擴(kuò)展性強(qiáng)；結(jié)構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)方便；系統(tǒng)能力的概念；氣動(dòng)集成到包括其它各種技術(shù)的整個(gè)系統(tǒng)的集成能力；具有長(zhǎng)的使用壽命。因而，大多數(shù)工廠有方便的壓縮空氣氣源。壓縮空氣沒有產(chǎn)生火花的危險(xiǎn)。氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，用過的空氣可向大氣排放，處理方便，不必使用回收管道。不受電磁千擾，電子系統(tǒng)則有之。適應(yīng)性強(qiáng)，現(xiàn)有的機(jī)器可方便的改為氣動(dòng)傳動(dòng)，氣動(dòng)執(zhí)行元可以直接安裝在要求出力的地方。氣壓傳動(dòng)本身有過載保護(hù)性能。氣動(dòng)元件運(yùn)動(dòng)速度高。(2)氣動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)該技術(shù)是近年來在我國(guó)施工行業(yè)逐步發(fā)展起來的新興的大型構(gòu)件出運(yùn)新技術(shù)，氣囊搬運(yùn)大型構(gòu)件新工藝是受氣囊船舶下水工藝的啟發(fā)，于1997年利用起重氣囊搬運(yùn)技術(shù)在福建深滬港臨時(shí)預(yù)制場(chǎng)首次搬運(yùn)重480t沉箱成功，隨后在2000年和2003年廣西防城港和汕頭港廣澳一期工程的施工中，采用該工藝又分別順利搬運(yùn)了500t和900t重的沉箱，從而為預(yù)制混凝上構(gòu)件的出運(yùn)開辟了新的途徑。這種新穎的起重技術(shù)在大噸位、大體積構(gòu)件頂升方面的特點(diǎn)和優(yōu)越性，是傳統(tǒng)的液壓式起重技術(shù)不能比擬的，隨著氣動(dòng)頂升技術(shù)應(yīng)用的推廣和發(fā)展，并且由于控制技術(shù)發(fā)展，使這種新工藝的科技含量日益提高。由于其內(nèi)容涉及到氣動(dòng)技術(shù)、起重技術(shù)、變頻調(diào)速、建筑工程等眾多學(xué)科領(lǐng)域，相關(guān)性較強(qiáng)，是多領(lǐng)域的交叉融合，這更加大了設(shè)計(jì)的難度。相對(duì)于真正的清潔生產(chǎn)技術(shù)而言，這里所提到的清潔生產(chǎn)僅僅指生產(chǎn)施工過程。(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便安全整個(gè)氣動(dòng)搬運(yùn)頂升系統(tǒng)主要由頂升、搬運(yùn)、供氣、控制等四個(gè)子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(3)系統(tǒng)適應(yīng)強(qiáng)成本低氣囊頂升搬運(yùn)時(shí)因?yàn)楹奢d分布均勻，避免了因?yàn)榫植亢奢d過大而使地基產(chǎn)生的不均勻沉降，避免了在頂升過程中因局部沉降過大造成對(duì)混凝土基礎(chǔ)的損壞。這使得該系統(tǒng)具有更為廣泛的使用范圍，即可在地基礎(chǔ)差別較大的區(qū)域使用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性。(4)具有良好的應(yīng)用前景目前船舶等大型金屬結(jié)構(gòu)件、港口建設(shè)用沉箱以及防波堤壩工程用大型水工構(gòu)件等需要量非常大，我們先后對(duì)天津港、威海港、大連港、龍口港、福州港等一系列港口進(jìn)行了調(diào)研，并到中港第一航局第一工程公司第十六項(xiàng)目部