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使用 SPMT直接进行大件设备安装定位的可行性分析(上)

随着工业产业链的发展变化,各行业大型设备的模块化建造日趋成熟,为实现大质量模块的安装就位, 在部分大型工程项目中,依赖起重机进行大体积大质量模块化构件的安装作业越显困难。在SPMT 液压平板车作为大件设备运输技术体系成熟的前提下,探索使用 SPMT直接进行大件设备安装就位成为现阶段模块化建造安装的新要求。使用 SPMT 进行模块化构件安装,须对其可实现性功能进行分析,同时对其安装就位精度进行实验论证。

SPMT 液压平板车简介

自行式模块化平板车SPMT 主要由不同规格的模块组成,配置动力单元 PPU(Power-Pack-Unit)、电器系统、控制系统、液压系统等。PPU内置柴油发动机、液 压泵组、油箱、控制面板等部件,发动机带动液压泵, 输出液压动力,驱动各轮轴上的液压马达(每个驱动轮 可提供 60 kN 的驱动力)使车辆运行。同时,PPU 也为平板车货台的升降、所有轮轴转向及整车控制等提供液压动力,PPU 及平板车组合如图 1 所示(以 6 轴线 2 纵 列为例)。 为了运载宽体货物,可以将平板车横向拼接组成 3 纵列以上的组合单元,为了运输超长货物,平板车可以纵向拼接成不同数量的轴线模块,拼接的平板车越多,载重量越大,为了进行货物的顶升落位,平板车可以实 现 1 500 mm±350 mm 的升降。各独立平板车之间可以通过连接各车控制系统实现联动操作(同步运行),单轮轮轴可以独立旋转 +100°/ -130°。各轮轴绕设定的旋转中心转动对应角度,可以使整体车组实现任意方向的直线平移和 360°原地回转运动。

使用 SPMT直接进行大件设备安装定位的可行性分析(上)
图1 PPU及 SPMT平板车示意图

SPMT大件模块安装定位可行性分析

1、 SPMT自由度分析

如图2所示(以6轴线2纵列为例),SPMT车组可实现6自由度运动,分别是X轴方向的平移( 自由度1)、Y轴方向的平移(自由度3)、Z轴方向的升降(自由度5),同时能实现绕X轴的俯仰(自由度2)、Y轴方向的侧倾(自由度4)以及沿Z轴方向的原地回转(自由度6)。

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图2 SPMT 车组自由度示意图

2、 2、4、5自由度工作及控制原理

如图2所示2、4、5自由度可通过SPMT支撑系统实现,并通过人机对话实现精确操作控制。SPMT平板车支撑系统液压油路每侧由双管路组成,分别为远端(前端)供油和近端(后端)供油。两侧共4条独立的支撑管路,每条管路在设置支撑独立连接-一个被分割的支撑区域,从而在如图2所示的XY平面内形成四个独立的支撑区域。

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图3 SPMT 支撑系统液压原理

如图3所示,通过2、3、11、17 号阀体设置,可将SPMT车组整体分为a、b、c、d四个独立的支撑区域,每个支撑区域在独立控制的同时,也可通过人机对话界面进行整体控制,从而实现自由度5的升降作业。通过a和b、c和d支撑区域的串联,可将SPMT整体车组沿Y方向分为前后两个支撑区域,通过前后区域的升降调节实现自由度2的前后俯仰业。通过a和d、b和c支撑区域的串联,可将SPMT整体车组沿X方向分为左右两个支撑区域,通过左右区域的升降调节实现自由度4的左右侧倾作业。

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图4 SPMT 支撑系统控制机理

如图4所示,SPMT支撑系统升降速度根据实际需求可以进行两级调整,第- -级调整为控制系统设置,可在0~100%之间进行设置;第二级调整为电位计调整,可在0~100之间进行调整。理论上支撑系统升降速度可
以调节至无限小。

综上所述,SPMT通过支撑系统可实现图2所示的2、4、5自由度的无限小升降以及俯仰侧倾自由度动作。

3、1、3、6自由度工作及控制原理

1、3、6自由度可通过SPMT转向及驱动系统实现,图5所示为SPMT部分转向模式,其可实现X-Y平面内任意方向的行驶,也可在平面内以任意点为中心进行任意角度的转向。

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图5 SPMT 部分转向模式示意图

SPMT驱动系统驱动轮围绕平板车几何中心左右均布,驱动力由轮边液压马达提供驱动力,行驶过程可以最低限度降低缓冲。根据行驶速度可分为普通模式和微行模式,普通模式由油门(人工控制)控制发动机转速从而控制液压泵输出压力及流量进行液压马达速度控制,微行模式可进行系统输入设置,可在设定的速度下自动控制和匀速行驶,理论上微行速度可以接近无限小”。
综上所述,SPMT驱动及转向系统可使车组实现平面内任意方向的微行平移和转动,可以实现图2所示的1、3、6自由度运动。

由以上分析可知,通过SPMT的支撑、转向以及行驶系统,可以实现如图2所示所有自由度的运动,同时各自由度理论行驶速度可以无限小,结合其在X-Y 平面内可以多数量任意组合的特征,可进行大尺寸大质量模块化构件的安装以及定位。

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