李鳳斌　張新智　劉軍　徐艾青

摘 要：文章介紹了補(bǔ)給作業(yè)車(chē)的系統(tǒng)構(gòu)成及功能設(shè)計(jì)分析，包括主要總體結(jié)構(gòu)方案、管路系統(tǒng)、補(bǔ)給管線舉升裝置、流量及壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、液壓與操縱控制系統(tǒng)以及車(chē)輛穩(wěn)定性計(jì)算等內(nèi)容及實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：舉升裝置；壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；液壓與操縱控制系統(tǒng)

引言

大流量油料補(bǔ)給作業(yè)車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)補(bǔ)給作業(yè)車(chē)）主要用于在碼頭對(duì)大型高船舶進(jìn)行油料補(bǔ)給，可補(bǔ)給船用燃料油、柴油和汽油，也可以當(dāng)作碼頭為各類(lèi)其它裝備補(bǔ)給油料的裝備使用。該大流量油料補(bǔ)給作業(yè)車(chē)采用管道輸送的方式，利用油庫(kù)泵站提供足夠的供油流量和壓力，分別把各種油料通過(guò)不同的管道經(jīng)碼頭油料作業(yè)車(chē)輸送至待補(bǔ)給的船舶；還可以把燃料從轉(zhuǎn)運(yùn)船舶上卸油至碼頭油庫(kù)；也可以排空補(bǔ)給作業(yè)車(chē)管路中的余油至余油箱。該補(bǔ)給車(chē)可實(shí)現(xiàn)碼頭油料補(bǔ)給、艦船退油、補(bǔ)給管路余油排空和余油箱排空等功能。

1 主要技術(shù)參數(shù)及要求

大流量油料補(bǔ)給作業(yè)車(chē)主要用于在碼頭對(duì)大型艦船進(jìn)行油料補(bǔ)給。

通過(guò)流量：燃料油400m3/h，汽油：350m3/h，柴油：100m3/h

工作壓力：≤1.0MPa

最大補(bǔ)給高度：7.0m（補(bǔ)給出口距碼頭平面垂直高度）

最大補(bǔ)給跨度：16m（補(bǔ)給出口距至舉升裝置回轉(zhuǎn)中心水平距離）

流量計(jì)計(jì)量精度： 0.2%

油料排空：補(bǔ)給車(chē)管線殘余油料不大于10%

展開(kāi)/撤收時(shí)間：展開(kāi)時(shí)間≤15min；撤收時(shí)間：≤30min（含余油排空時(shí)間）

2 設(shè)計(jì)方案

為滿(mǎn)足大流量油料補(bǔ)給作業(yè)車(chē)的功能需要和性能要求，我們采用的設(shè)計(jì)方案是：（1）根據(jù)整車(chē)的載重量、外形尺寸及舉升裝置尺寸要求，選用25噸6×4型汽車(chē)底盤(pán)；（2）設(shè)計(jì)副車(chē)架通過(guò)螺栓固定于汽車(chē)底盤(pán)上，滿(mǎn)足汽車(chē)底盤(pán)的連接及上裝部分的承載需求；（3）通過(guò)加裝前夾取力器由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱取力器驅(qū)動(dòng)液壓油泵為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力；（4）按作業(yè)功能需求設(shè)計(jì)、布置各功能模塊及管路系統(tǒng)；（5）應(yīng)用成熟的液壓與操縱控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)、平衡支撐腿、補(bǔ)給管線舉升裝置及鐵路收發(fā)油系統(tǒng)；（6）設(shè)置流量及壓力監(jiān)測(cè)系

統(tǒng)，用于作業(yè)過(guò)程的控制、監(jiān)測(cè)。

該補(bǔ)給作業(yè)車(chē)按照車(chē)頭軸向在底盤(pán)副車(chē)架上平面的中間位置布置補(bǔ)給管線舉升裝置，后部位置布置液壓轉(zhuǎn)臺(tái)，兩側(cè)位置分別布置管路系統(tǒng)、排空和余油回收裝置、流量及壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（測(cè)控系統(tǒng)）、液壓與操縱控制系統(tǒng)、靜電監(jiān)測(cè)與防護(hù)裝置、附件、操作室等。并在后部及中前部?jī)蓚?cè)位置布置4個(gè)平衡支撐腿，可向兩側(cè)伸出1.5m。

大流量油料補(bǔ)給作業(yè)車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

3 主要部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 管路系統(tǒng)

補(bǔ)給作業(yè)車(chē)管路系統(tǒng)由主管路系統(tǒng)（包括舉升輸油管）、回抽油管路系統(tǒng)及連接軟管附件等組成，主管路系統(tǒng)由流量計(jì)、過(guò)濾器、閥門(mén)、管路補(bǔ)償器、壓力表、溫度表及管路支撐組成；舉升輸油管由輸油鋼管、旋轉(zhuǎn)接頭、進(jìn)氣閥、輸油軟管組成；回抽油管路系統(tǒng)由液壓馬達(dá)、回抽油泵、閥門(mén)、50卷盤(pán)、余油箱、電伴熱保溫組成；連接軟管附件由插轉(zhuǎn)輕質(zhì)軟管、插轉(zhuǎn)彎頭等組成。主管路、回抽油管路采用模塊化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)滿(mǎn)足各種油料的補(bǔ)給要求。通過(guò)管路系統(tǒng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)組合可以實(shí)現(xiàn)碼頭油料補(bǔ)給、艦船退油、補(bǔ)給管路余油排空和余油箱排空等功能。

另外，在過(guò)濾器和流量計(jì)底部設(shè)有集中放油集油管和閥門(mén)，便于集中排放余油。流量計(jì)選用均帶有發(fā)訊器等電子部件，可將信號(hào)傳輸給二次儀表，能夠?qū)崿F(xiàn)瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等監(jiān)控顯示。管路閥門(mén)采用電動(dòng)防爆硬密封蝶閥，實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)控制，該蝶閥配置手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，以防電動(dòng)機(jī)構(gòu)失效。

3.2 補(bǔ)給管線舉升裝置

補(bǔ)給管線舉升裝置采用臂架式。包括折疊式臂架和舉升輸油管，液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)、臂架、自動(dòng)補(bǔ)償器、液壓缸等組成。臂架為方形桁架式結(jié)構(gòu)，采用“R”型折疊方式，共三節(jié)，分別為大臂、中臂和前臂。中間固定安裝舉升輸油管的鋼質(zhì)輸油管，鋼質(zhì)輸油管在臂架折疊處以旋轉(zhuǎn)接頭連接。立柱中的鋼質(zhì)輸油管與回轉(zhuǎn)臺(tái)中的鋼質(zhì)輸油管也采用旋轉(zhuǎn)接頭連接，兩個(gè)進(jìn)氣閥安裝在大臂和中臂、中臂和前臂之間。在前臂與液壓缸缸頭處安裝自動(dòng)補(bǔ)償器，用于艦艇小幅搖擺和漂移時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償。

3.3 流量及壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

流量及壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、流量、壓力與溫度傳感器及直讀儀表、液壓系統(tǒng)的電氣控制元件、余油回抽控制開(kāi)關(guān)及電氣控制柜、打印機(jī)、管線舉升裝置末端拉力超限報(bào)警裝置、靜電接地線路不通報(bào)警裝置、針式攝像頭、顯示器等組成。流量及壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用汽車(chē)自帶的電瓶作為電源。采用集中控制方式，實(shí)現(xiàn)包括作業(yè)流程控制、作業(yè)過(guò)程壓力與流量監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)視等功能；實(shí)時(shí)監(jiān)控分為補(bǔ)給管線舉升臂、管路系統(tǒng)及底盤(pán)兩部分組成；實(shí)時(shí)監(jiān)視中的針式攝像頭安裝在前臂上，顯示器安裝在管線舉升裝置操作室內(nèi)。

3.4 液壓與操縱控制系統(tǒng)

大流量油料補(bǔ)給作業(yè)車(chē)液壓與操縱控制系統(tǒng)主要由液壓油泵、液壓油箱、油缸、安全閥、多路換向閥、溢流閥、先導(dǎo)閥、手動(dòng)液壓泵、儲(chǔ)能器、液壓馬達(dá)和濾油器及顯示和操作控制系統(tǒng)等組成，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)給管線舉升裝置和兩套液壓支腿的展開(kāi)和回收，并提供其他負(fù)載（如回抽油泵）所需的液壓動(dòng)力。手動(dòng)液壓泵主要是防止液壓油泵失靈后，可緊急展開(kāi)或撤收補(bǔ)給管線舉升裝置及液壓支撐腿。

4 設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1 裝備行駛穩(wěn)定性計(jì)算

（1）行駛時(shí)縱向穩(wěn)定性計(jì)算。裝備在上坡時(shí)，若前輪對(duì)地面的法向作用力為零時(shí)，前輪無(wú)法偏轉(zhuǎn)，不能確定車(chē)輛的行使方向。此時(shí)，可以認(rèn)為已失去穩(wěn)定。同理，當(dāng)后輪對(duì)地面的法向作用力所引起的牽引力為零時(shí)（被下滑力抵消），可以認(rèn)為車(chē)輛失去行使能力，也會(huì)失去行使穩(wěn)定性。此時(shí)，地面對(duì)車(chē)輛的反作用力Z1=0，由于車(chē)爬大坡，行使速度慢，不做加速運(yùn)動(dòng)，故可忽略切向慣性力和風(fēng)阻力。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）綜上分析，結(jié)構(gòu)部件及控制系統(tǒng)可以滿(mǎn)足車(chē)輛設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。（2）車(chē)輛穩(wěn)定性符合國(guó)標(biāo)GB7258機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件要

求。

參考文獻(xiàn)

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編.理論力學(xué)（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1981.