[發明專利]一種八邊形樁腿分段合攏精度設計方法

無效

• 申請號: 201210230487.3
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102717248A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 莊建軍;張朝陽;唐盛弢;沈翰;屠艷;張永康;顧永玉;歐陽占歡;陳永明;聞武
• 申請（專利權）人: 南通中遠船務工程有限公司;江蘇大學;東南大學
• 主分類號: B23P17/00
• 分類號: B23P17/00;B23K31/02
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

技術領域

本發明涉及海洋工程裝備的精度設計技術領域，特指一種八邊形樁腿分段合攏尺寸精度設計方法。

背景技術

海上風能發電是當今世界發展的新方向，其風電機組安裝裝備和技術是占領海上風電領域的核心技術。風電設備安裝船的設計技術含量高、建造難度大，需要大量高尖端核心技術的支持。風電安裝船有若干可升降的樁腿，樁腿是風電安裝船的關鍵部件，其承載力擔負著整船提升的重任，在設計制造中倍受重視，樁腿的性能直接影響到風電安裝船作業的安全與效果。樁腿的制作在整個船體建造中極其重要，其建造精度要求非常苛刻，焊接工藝要求嚴格。

八邊形樁腿為孔板結構，在樁腿的四個對稱邊上等距離對稱陣列著圓形銷孔，用于在提升樁腿時液壓插銷裝置的插銷插入樁腿。由于液壓插銷裝置由機電系統控制，因此裝腿上每個銷孔之間的距離必須保持一致，其精度要求非常高。樁腿上的銷孔由專用胎架制作后基本能夠保持各個分段間銷孔的尺寸精度，但樁腿進行分段合攏的過程中對不同分段銷孔間的尺寸精度保證非常困難:(1)樁腿本身是大型鋼結構，安裝和焊接時產生的應力和變形使得樁腿結構發生收縮變形，尺寸精度難以保證；（2）樁腿超長超重，分段劃分多，焊接周期長，工序多，導致累積誤差比較大；（3）焊接過程為人工操作，誤差難以控制，焊接過程變形復雜，掌握變形規律較困難。因此在樁腿分段劃分過程中必須進行全面的精度設計，計算累積誤差，分配公差，預計焊縫收縮變形量，以實現全面分段無余量制造，使樁腿焊接后達到工作精度要求。

哈爾濱四海數控科技股份有限公司申請的專利：石油平臺樁腿焊接生產線（專利號：CN200920099471.7）公開了一種石油平臺樁腿制作的生產線，具體闡述了樁腿制作的過程，但對于八邊形樁腿在銷孔尺寸間距嚴格要求下合攏的精度分配尚未提及。大連船舶重工集團有限公司申請的專利：大型桁架式樁腿分段數據檢測方法（專利號：CN200710157587.7）公開了一種對三角形桁架式樁腿尺寸及局部精度進行測量的方法，通過測量主尺寸和分段尺寸以獲得各測量分段的尺寸精度與偏差，屬于精度控制范疇，但仍未提及精度設計方面在考慮分段焊接變形情況下對分段尺寸具體公差的設計。

發明內容

本發明的目的是要提供一種簡單實用的八邊形樁腿分段合攏尺寸精度設計方法。

為了達到上述目的，本發明采取了如下技術方案：一種八邊形樁腿分段合攏尺寸精度設計方法，其特征是該方法包括以下步驟：

1）、對樁腿進行分段劃分，整個樁腿按照焊接要求依次劃分為A、B、C、D、E、F、G七個分段，以及樁靴S分段共計八個分段，每個分段按照制作要求標注相應尺寸A、B、C、D、E、F、G、S，樁腿與樁靴總尺寸為L。

2）、將各分段尺寸和樁腿總長構成尺寸鏈，以樁腿總長為封閉環，按照總長精度要求分配各分段尺寸精度。

3）、將上述確定的分段尺寸劃分為分段基本尺寸、焊縫尺寸、收縮變形補償量三個部分。確定預留焊縫尺寸，采用船體零部件補償量的計算方法計算并確定焊接收縮變形量，根據各分段確定的尺寸及公差加放收縮量，以變形量代替加工余量。

4）、將分段基本尺寸、焊縫距離、收縮補償量組成封閉尺寸鏈，計算尺寸誤差以及分配補償公差，確定分段的最終基本尺寸和公差。

本發明對樁腿進行分段劃分后，通過應用尺寸鏈原理，對各分段進行精度分配，應用船舶分段補償量計算方法，計算焊接變形補償量以代替余量，使分段實現無余量建造，通過將加放的補償量與分段基本尺寸及焊縫間隙組成尺寸鏈進行計算，得到各分段合攏的合理公差范圍，保證合攏焊接后各銷孔之間的尺寸精度，以減少銷孔與銷軸配合的沖擊載荷和材料磨損，節省工時及材料，確保樁腿工作要求。

附圖說明：

圖1是樁腿分段劃分尺寸布置圖；

圖2是樁腿截面示意圖；

圖3是樁腿以各分段尺寸、焊縫尺寸、變形補償量為組成環的尺寸鏈結構圖；圖中標號：

具體實施方式：

????為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。

本發明示出了一種八邊形樁腿分段合攏尺寸精度設計方法，本實施例以大型風電安裝船樁腿的精度設計為例，該樁腿為八邊形孔板結構，主板為NV690超高強度鋼、厚度達100mm，樁腿高71.5m、單根重量達630T，該樁腿精度設計步驟分為分段劃分、繪制尺寸鏈圖、精度分配、補償量計算、尺寸及公差確定等多個步驟。