DN400輸油臂總體及立柱設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書

DN400輸油臂總體及立柱設(shè)計OverallandcolumndesignofDN400oildeliveryarm學院：機械工程專業(yè)：機械工程學生姓名：學號：指導教師：評閱教師：完成日期：ShenyangJianzhuUniversity引言輸油臂是海邊最常用的輸油設(shè)備之一，它通過將入口法蘭和快速連接器分別和與儲油罐和船舶連接起來實現(xiàn)油品運輸?shù)哪康?。為了適應船舶在水中上下起伏，左右，前后漂移的運動狀態(tài)，整個輸油臂合理的組合了三個回轉(zhuǎn)接頭。輸油臂的作用主要有提高生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度，促進工人技術(shù)水平的提高，加速裝卸，縮短船舶在港停泊時間，并提高經(jīng)濟效益的作用。除此之外，輸油臂還能為建立程序化，自動化的裝配創(chuàng)造條件，可應用計算機和先進的儀表設(shè)施對裝卸過程進行監(jiān)控。選擇合適的輸油臂對于港口管理來說是十分重要的。目前，港口油品裝卸有橡膠軟管和輸油臂兩種方式。輸油臂采用金屬裝卸油導管，特點是口徑大，一般為DN100—DN600，具有節(jié)約能源，傳輸效率高等優(yōu)點。國內(nèi)散裝液體運輸碼頭使用的裝卸機械大部分為輸油臂。如何選擇合理的輸油臂結(jié)構(gòu)，配備可靠、適應碼頭本身特點的液壓系統(tǒng)是碼頭管理的重要內(nèi)容。在油品裝卸領(lǐng)域，國產(chǎn)輸油臂可以信賴，完全可以滿足要求。本文對輸油臂結(jié)構(gòu)、工作原理、液壓系統(tǒng)方案選擇、液壓系統(tǒng)維修及展望各方面進行詳細闡述，總結(jié)出輸油臂液壓系統(tǒng)合理的布置形式、方案，為輸油臂前期的選型、液壓系統(tǒng)布置形式、方案的選擇提供依據(jù)。并通過理論和實際應用的經(jīng)驗總結(jié)，為輸油臂設(shè)備的日常的管、用、養(yǎng)、修全過程管理提供有力的參考，對于加強油品裝卸碼頭管理有著積極的意義。1.緒論關(guān)于輸油臂總體設(shè)計以及立柱的相關(guān)研究在輸油臂總體設(shè)計以及立柱研究方面，學者方桂景（2010）簡單敘述了輸油臂的結(jié)構(gòu)組成及特性：輸油臂通常是連接碼頭與油輪的輸油設(shè)備，它主要由立柱、內(nèi)臂、外伸臂、平衡配重、回轉(zhuǎn)接頭和快速接頭等組成，而且其可以根據(jù)具體碼頭的需要進行動力、操作、控制、清洗、排空系統(tǒng)及緊急分離系統(tǒng)和支撐裝置等組合拆分。立柱是輸油臂中非常關(guān)鍵的部位，因為其不光需要承載整個輸油臂的重量，還是輸油管道的主體部分，并且其由于截面比較大，使得它還需要承受風力的影響。它運行的方式是通過下端的連接法蘭將輸油臂與陸域油品輸送工藝管線相連。上部裝有中間回轉(zhuǎn)接頭用以支承內(nèi)臂和外臂。內(nèi)臂通過中間旋轉(zhuǎn)接頭與立柱相連接,通過頭部回轉(zhuǎn)接頭與外臂相連接,支撐著外臂及平衡系統(tǒng)和繩輪系統(tǒng)的全部重量。外伸臂通過頭部回轉(zhuǎn)接頭與內(nèi)臂相連接,通過三向回轉(zhuǎn)接頭或快速回轉(zhuǎn)接頭與船舶歧管連接,并利用繩輪系統(tǒng)與配重系統(tǒng)相平衡?；剞D(zhuǎn)接頭掌控著輸油臂的方向，可以簡單地認為其是輸油臂的但那，而且回轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)一般都會設(shè)計為可拆卸式，因為這樣直接更換密封圈時不需要直接拆卸整個的輸油臂，從而節(jié)約資金成本，其中還會裝有緊急脫離裝置，這樣當設(shè)備連接處不方便拆卸時，也能夠進行強制脫離，在面對不同的游輪時，它可以有效地進行拆解更換進行連接，從而防止輸油臂的局限性。平衡系統(tǒng)由配重和繩輪系統(tǒng)組成,可調(diào)整的副配重安裝在配重梁上,通過連接到上部繩輪上的鋼索以平衡外伸臂。主配重安裝在內(nèi)臂的延長臂上,用于平衡整個輸油臂。繩輪系統(tǒng)用來實現(xiàn)內(nèi)、外臂與配重之間平衡負載之間的傳遞,主要由上繩輪、下繩輪及鋼絲繩組成。防風鎖緊裝置輸油臂上應設(shè)有非工作狀態(tài)內(nèi)臂鎖定定位插銷和固定外臂的鎖定裝置。當采用液壓鎖緊機構(gòu)時,應采用獨立的手動閥控制,并使鎖緊裝置與液壓驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)鎖,保證鎖緊狀態(tài)下內(nèi)臂和外臂不能動作。外臂鎖緊裝置安裝在中間平臺上,內(nèi)臂鎖緊裝置安裝在內(nèi)臂的下端。液壓驅(qū)動系統(tǒng)每臺輸油臂配備三套液壓組件,分別驅(qū)動內(nèi)臂、外臂和水平旋轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動輸油臂的液壓系統(tǒng)必須設(shè)有隨動油路,使輸油臂在與船舶連通時能夠在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)隨船舶漂移，液壓系統(tǒng)的主油路應設(shè)有壓力保護裝置,不同壓力油路需要裝設(shè)液壓表和蓄能器。限位裝置是風險把控的裝置之一，每臺輸油臂都必須裝有套限位裝置,因為這樣的話，可以防止輸油臂在一些意外情況下脫離了工作范圍，因為一旦它突破了規(guī)定的范圍，就會馬上發(fā)出警報而自身的系統(tǒng)則會馬上終止關(guān)閉，等待下次的啟動。因此對于輸油臂來說，其總體的設(shè)置非常細膩，并且大多數(shù)都依賴于實踐的經(jīng)驗，無法從其他文獻上獲取經(jīng)驗，這就導致后續(xù)還可以進行大量地優(yōu)化。2

關(guān)于輸油臂總體設(shè)計注意事項方面的相關(guān)研究在輸油臂總體設(shè)計注意事項方面，學者姜緒彪（2012）認為在設(shè)計輸油臂的階段，就要合理考慮到后續(xù)檢修空間的修建，因為輸油臂需要日常維護，并且其需要面臨著風吹日曬，相關(guān)部件容易受到侵蝕，因此一定要給予可以日常維修的空間設(shè)定。其次需要根據(jù)整個碼頭平臺的需求數(shù)量，就能夠根據(jù)布局去確定合理的單臺輸油臂的最大流量，從而加快卸油效率。在輸油臂的接頭處還需要設(shè)計緊急脫離的裝置系統(tǒng)，這樣在將來更新設(shè)備的時候就無須整個拆除可以一段一段進行更換，回轉(zhuǎn)接頭作為靈活拆卸的方式，在面對不同的油輪來碼頭時，能夠迅速更換從而節(jié)約資金成本。在設(shè)計的過程中還需要注意到應該與制造廠進行細節(jié)的強調(diào)，特別是輸油臂的滾道和滾珠，它們的可靠性影響了根本的輸油效率，所以需要對回轉(zhuǎn)支承專門定做，確保這些關(guān)鍵的部件與輸油臂的壽命一致，防止零件損壞導致輸油臂受損，以上的思路都是需要按照核心觀點進行設(shè)計，輸油臂在使用期限內(nèi)不能進行大修，只需要考慮零部件的更換，即使需要大修，那也必須設(shè)計成組裝式，方便拆卸；學者姜緒彪（2013）認為輸油臂在設(shè)計的過程需要重點關(guān)注氣象資料，因為在輸送過程中，特別是現(xiàn)在極端氣候比較多，如果無法算出極端天氣的風力力度，就無法去做輸油臂的極限測試。這樣一旦面臨極端天氣的來臨就容易發(fā)生風險，而在氣象資料中特別重要的是每分鐘風速和瞬時風速，在測試的過程中可以例如做每三秒極端天氣下風力的模擬力度，從而根據(jù)模型計算結(jié)合輸油臂的材料性能，最后確定輸油臂回轉(zhuǎn)支承及其他部件結(jié)構(gòu)尺寸。測試完輸油臂的可靠性以后，還需要測試輸油臂的壽命實驗，提高輸油臂薄弱部分的材料硬度，如此才能夠讓輸油臂穩(wěn)定地進行工作，優(yōu)化熱處理工藝，力求獲得較大的表面硬度和淬硬深度，防止?jié)L道表面出現(xiàn)淬火裂紋，同時要保證滾珠有足夠的硬度和精度；學者莫希明（2021）認為在輸油臂中不僅立柱是重要的機構(gòu)部分，外伸臂以及內(nèi)臂都是非常重要的，因此不能簡單地進行對立柱的研究分析，但是因為條件限制，輸油臂在各處碼頭的具體使用和當?shù)氐臍夂驐l件都是難以有標準地，所以只能通過與制造廠商進行訂做，這也是輸油臂難以通過文獻進行技術(shù)上的攻。輸油臂的設(shè)計通常是根據(jù)需求，當?shù)卮a頭需要的數(shù)量和最大流量以及當?shù)貧夂蜻M行具體化的設(shè)計，依賴的是實踐經(jīng)驗的積累而不是文字技術(shù)上的記錄，通常是先確定好結(jié)構(gòu)尺寸材料，再根據(jù)該結(jié)構(gòu)的極限承受力，最后通過上述多種手段衡量，才確定是否可行。這種研究方式就很難進行標準的統(tǒng)一化，要依靠經(jīng)驗的推理，但是這就會使得在某一些方面是存在缺陷的，所以在后續(xù)的發(fā)展中，都可以對原來的輸油臂進行升級替換，因此一般都會把輸油臂的核心結(jié)構(gòu)部分進行可拆卸式設(shè)計，從而能夠在優(yōu)化分析后，提升輸油臂的效率；學者周作橋（2015）發(fā)現(xiàn)立柱最好設(shè)計為雙層金屬結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑必須要采用較為薄一些的金屬鋼管，因為其內(nèi)部需要運送油，而外層則一般較為厚一些，因為它需要為整個裝置支撐力量。特別是在非工作情況下，它也會受到來自風力的力，因此在設(shè)計過程中需要重視自重及風載荷的作用，因為在非工作狀態(tài)下這種受力情況是最大的，設(shè)計師就可以用過此工況計算其強度及穩(wěn)定性。在設(shè)計的時候需要運用好相關(guān)的技術(shù)鍛造手段，讓每個設(shè)備之間可以進行零部件的更換，這樣可以在極端情況下保證一兩臺輸油臂繼續(xù)進行工作。而在連接立柱的密封材料上，該作者認為改進輸油臂主密封的立柱材料可以有效地提高立柱的彈性，例如把密封圈鋼骨架不銹鋼更為高碳鋼材料，提高了密封圈骨架彈性，主密封圈密封處厚度增加1mm

預壓量，使壓縮量達到

3mm，提高了密封效果。而且后續(xù)的工作流程一旦被修改，也容易破壞李立柱的密封性，因為不同操作方式給予立柱的抽空作業(yè)壓力會不同，容易產(chǎn)生負壓，而負壓會破壞主密封骨架的彈力，當雜質(zhì)進入密封面，會破壞密封面，造成主密封滲漏；而對于輸油臂限位接線盒進線方式，作者也有對策，他建議接線盒進線口全部向下安裝，并擰緊進口接頭密封螺帽，這樣能在一定程度上防止雨水、露水及潮濕空氣等進入接線盒內(nèi)造成設(shè)備的電線短路。3.研究評述通過以上文獻總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)目前已有的關(guān)于輸油臂的相關(guān)文獻分析嚴重不足，并且相對于比較老舊，關(guān)于DN400輸油臂的文獻沒有記錄。并且還有以下幾個方面的不足：第一，僅有少部分研究是進行對輸油臂的相關(guān)技術(shù)設(shè)計分析，說明在相關(guān)方面學者關(guān)注度不夠，這也說明我國相關(guān)技術(shù)起步較晚導致在這方面投入過少；第二，即使通過搜索輸油臂，知網(wǎng)也只有64篇學術(shù)期刊，碩士以上論文更是只有兩篇如此的稀少。這也說明在這方面的研究過少，大部分都是如何應用相關(guān)輸油臂，在面對風力極限上關(guān)注較多，缺少對于立柱方面的研究文獻?；蛘哌M行輸油臂各處細節(jié)的小問題敘述比較多，因此本文在相關(guān)方面進行研究有一定的價值。1.1國內(nèi)外船用輸油臂的發(fā)展概況1.1.1國外船用輸油臂的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢國外海洋輸油裝置的發(fā)展已有50多年的歷史。今天，整個海洋石油輸油臂的發(fā)展。國際市場幾乎被幾家早期成立的公司壟斷，許多小型生產(chǎn)企業(yè)逐漸退出該行業(yè)域。其中比較著名的公司有法國的FMCtechnologies和英國的Woodfield以及日本新瀉制鐵研究所。法國FMC技術(shù)公司是目前世界上海上石油輸送裝備制造領(lǐng)域最大的公司，占全球石油輸送裝備制造的一半以上。在全球50%以上的市場上，先后生產(chǎn)制造了8000多支海上輸油武器。那是在1956年年度重建;它是世界上第一個海上石油輸送機構(gòu)，并在1963年生產(chǎn)了世界上第一個液化天然氣海上石油輸送機構(gòu)。特別是1969年生產(chǎn)的世界上直徑最大的海上送油臂，輸送直徑為600mm。近年來，其發(fā)展速度明顯加快，這無疑得益于世界各地油品碼頭建設(shè)的加快，技術(shù)、產(chǎn)能、市場占有率均居世界領(lǐng)先地位。英國的Woodfield公司也是傳統(tǒng)的船舶輸油臂制造公司，幾乎和FMC公司一樣與此同時，它也開始在船用送油臂的制造領(lǐng)域在國際市場上也占有一定的市場份額。從Φ100到Φ600生產(chǎn)各種規(guī)格型號的輸油臂，其主要優(yōu)勢在于用于輸送純工業(yè)原料液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)及其鏈，及其輸送介質(zhì)的溫度量程可達零下164度至零下200度。同時也可用于輸送腐蝕性的化工產(chǎn)品日本新瀉鐵也是傳統(tǒng)的海上輸油臂的制造公司，早年甚至與FMC齊頭并進，公司緊跟潮流，占據(jù)了很大的市場份額。特別是在20世紀80年代初，它進入了中國市場，并在中國的早期船舶輸油臂幾乎全部從日本進口，但近年來，它在技術(shù)上落后于FMC，沒有在國際市場上的價格優(yōu)勢也逐漸開始下降,但其在輸油臂——旋轉(zhuǎn)接頭的密封技術(shù)上仍處予領(lǐng)先位置，這主要是由于其先進的加工技術(shù)和優(yōu)秀的材料屬性導致的。此外，國外也有一些輸油臂企業(yè)，正逐漸退出市場，轉(zhuǎn)向研究船舶輸油臂的關(guān)鍵部件。例如意大利的IMB公司現(xiàn)在已經(jīng)成為輸油臂旋轉(zhuǎn)接頭，緊急脫離裝置和液動快速接頭的專業(yè)制造商，在這一技術(shù)上的研究絕對處于世界領(lǐng)先地位，產(chǎn)生了很大的附加價值，比如一個16英寸海上輸油臂的緊急脫離裝置的價格甚至高于完整鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)備。1.1.2國內(nèi)船用輸油臂的發(fā)展概況與差距與國外相比，國內(nèi)對輸油臂的研究起步較晚，中國對輸油臂的研究始于20世紀80年代。1985年，大連理工大學與大連港合作建立了中國最早的石油輸送機構(gòu)——大連港新港油品碼頭設(shè)計制造。隨著中國石油碼頭建設(shè)的加快，中國海上石油輸送部門的發(fā)展研究領(lǐng)域也發(fā)展迅速，逐漸形成了一些大型生產(chǎn)企業(yè)。主要是大連港機床廠，連云港海洋流體處理設(shè)備有限公司。雖然中國在海上輸油臂的研究起步較晚，但我國在海上輸油臂的研究中仍處于起步階段。不過發(fā)展速度卻非?？臁Ｄ壳皣鴥?nèi)的輸油臂規(guī)格型號從Φ100到Φ400，操作根據(jù)需求實現(xiàn)了手動、液壓和遠程控制，基本滿足了國內(nèi)油庫的生產(chǎn)需求。而且在中國，由于價格優(yōu)勢，國內(nèi)海上輸油部門基本上壟斷了國內(nèi)市場。大連港機械廠從80年代初開始研究海上輸油臂，1985年中國開發(fā)了第一個海上輸油裝置，1993年中國開發(fā)了第一個Φ300海上輸油裝置，2003年開發(fā)了國內(nèi)最大直徑的Φ400自升式輸油臂，也是目前國內(nèi)最大直徑的輸油臂，輸油臂作為工廠的主導產(chǎn)品，在國內(nèi)已生產(chǎn)200多臺，在環(huán)渤海地區(qū)處于領(lǐng)先地位。雖然中國在海上輸油臂的研究與開發(fā)方面取得了一定的成就，但與國外相比還很落后。主要體現(xiàn)在大型輸油臂和特種船用輸油臂的研發(fā)（化工產(chǎn)品、高溫、低溫流體等)、輸油臂緊急脫離裝置、液壓快速回轉(zhuǎn)接頭的研發(fā)等等。因此，我們在國內(nèi)輸油臂的研發(fā)方面，作為船用輸油臂的生產(chǎn)廠家，還有很多工作要做。廠家必須組織專門技術(shù)人員攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)問題，以提高中國在船用輸油臂領(lǐng)域的競爭力和研發(fā)水平，并逐步縮小與國外的差距。2.DN400輸油臂的主要特點、主要結(jié)構(gòu)形式及工作原理2.1DN400輸油臂的主要特點輸油臂作為一種碼頭船用流體輸送設(shè)備，與以往的裝卸膠管相比具有以下優(yōu)點(1)運行效率高。根據(jù)碼頭的實際需要，確定泊位作業(yè)能力的大小、配備的規(guī)格和數(shù)量，船舶送油臂等量，最大限度地利用了碼頭的作業(yè)能力。(2)自動化程度高。在操作過程中，控制系統(tǒng)可以通過遠程控制來實現(xiàn)，減少輸入力的使用。(3)操作安全性高，操作過程中很少使用人力，降低了操作風險。一些配套安全裝置的使用也保證了船舶在發(fā)生事故時能夠及時與設(shè)備分離，保證船舶和設(shè)備安全。但與傳統(tǒng)的軟管作業(yè)相比，也具有投資大、對碼頭基礎(chǔ)條件要求高、施工周期長等優(yōu)點。然而，作為技術(shù)進步的一種表現(xiàn)，DN400油臂的廣泛應用已成為必然趨勢2.2DN400輸油臂的主要結(jié)構(gòu)形式及組成圖2.1輸油臂主要由立柱、內(nèi)外臂、回轉(zhuǎn)接頭及連接法蘭等組成。其主要結(jié)構(gòu)如下1.立柱

立柱為雙層金屬結(jié)構(gòu)，內(nèi)部用鋼管輸送流體。外層為支撐應力的鋼管(方箱)結(jié)構(gòu)。立柱底部設(shè)有l(wèi)型彎頭，其法蘭與岸上輸油管道的法蘭連接。2.內(nèi)臂

內(nèi)臂是送油臂的主要部件之一。它被稱為內(nèi)臂，因為它毗鄰柱和內(nèi)部的石油輸送臂。內(nèi)臂通過與水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)連接，可以繞水平旋轉(zhuǎn)和前后擺動。內(nèi)臂的主要部件是鋼管，介質(zhì)從鋼管流出。3.外伸臂

外伸臂是送油臂的主要部件之一，其項目端部通過水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與內(nèi)伸臂連接，可實現(xiàn)圍繞旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸線上下伸展運動。所述伸出臂的另一端通過靜電絕緣法蘭與所述三向旋轉(zhuǎn)接頭連接。4.回轉(zhuǎn)接頭

非獨立支撐送油臂的回轉(zhuǎn)接頭通常采用多排三排球支撐的形式。軸承和旋轉(zhuǎn)接頭是一體的。滾道采用特殊材料制成，具有較高的硬度和強度。彎頭設(shè)計結(jié)構(gòu)大，能承受各種工作載荷。內(nèi)外側(cè)也采用“O”形耐油密封圈密封，主密封采用“Y”形密封圈。在獨立支撐送油臂的回轉(zhuǎn)接頭中，主要工作載荷由支撐結(jié)構(gòu)承擔，彎頭受力小得多，設(shè)計結(jié)構(gòu)小。通常使用滾子軸承，并裝配軸承和旋轉(zhuǎn)接頭。主密封采用“Y”形密封圈。三通旋轉(zhuǎn)接頭是船舶上輸油臂與集油管法蘭之間的連接部分。其接頭分別由三段彎頭和三個相互垂直的旋轉(zhuǎn)接頭焊接組裝而成。它可以在三個方向自由旋轉(zhuǎn)，以滿足船舶運動的需要。旋轉(zhuǎn)接頭是送油臂的關(guān)鍵部件。它的結(jié)構(gòu)和功能直接影響到送油臂的工作效率和可靠性。人們在不斷地優(yōu)化和改進旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和功能。近年來出現(xiàn)了自走式旋轉(zhuǎn)接頭，其中沈陽工業(yè)大學的研究最為成熟。5.平衡配重

通過主平衡塊和輔助平衡塊，使內(nèi)臂和外臂在任意振幅下保持平衡。主配重固定在內(nèi)臂的尾部，以平衡內(nèi)臂和外臂，輔配重固定在下輪的配重梁上，以平衡伸出的臂。在調(diào)試期間，主配重和輔助配重可以適當增加或減少，直到內(nèi)外臂平衡并有恢復的趨勢。6.液壓油缸驅(qū)動裝置大口徑輸油臂的整體水平轉(zhuǎn)動、內(nèi)臂的擺動和伸臂的伸長都是由均油液壓缸驅(qū)動的。具有非獨立支撐結(jié)構(gòu)的供油臂油缸采用中間軸銷式，固定在鉸鏈支架上，內(nèi)外臂通過側(cè)桿機構(gòu)運動。7.限位報警裝置輸油臂上有三個防爆限位開關(guān)，分別用于限制整體水平旋轉(zhuǎn)、內(nèi)臂擺動和外伸臂伸長的運動范圍。當任何動作超過限制時，液壓控制臺上設(shè)置的報警指示燈閃爍?？刂剖彝鈮ι系木忢懫穑皶r提醒現(xiàn)場操作人員采取緊急措施，排除故障，確保送油臂安全、正常運行。8.防爆、防雷措施在輸油臂加長臂與三通旋轉(zhuǎn)接頭連接處應安裝靜電絕緣法蘭裝置。送油臂內(nèi)外臂之間、柱與內(nèi)臂之間應安裝阻燃電纜，以保證導電性的可靠性。然后使送油臂的立柱可靠接地。作業(yè)時，在油輪集油法蘭與輸油臂立柱之間應連接導線，使兩者電位相等。為防止爆炸，所有電器均采用液壓和電氣裝置。9.油泄漏檢測裝置

中間及頭部旋轉(zhuǎn)90°彎頭應無漏油檢查孔。一旦發(fā)現(xiàn)漏油，應及時更換轉(zhuǎn)輪內(nèi)的主密封圈。

10.更換密封件輔助裝置

在輸送臂上更換中間和頭部旋轉(zhuǎn)接頭密封件的輔助裝置應具備。通過使用該裝置，可直接更換碼頭壁上的送油臂上的中間和頭部旋轉(zhuǎn)的y形密封圈，無需將送油臂放下或抬到其他地方更換。

11.定位插銷

內(nèi)臂的尾部設(shè)有兩個定位銷;在立柱的下部設(shè)有定位螺栓。工作時撥出，不工作時鎖定。

2.3DN400輸油臂工作原理

輸油臂通過快速接頭和進油法蘭分別與船舶和儲油罐連接，實現(xiàn)供油目的。為了適應船舶的運動狀態(tài)起伏,左和右,來回漂在水中,整個石油輸送臂合理結(jié)合三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),共有六個可旋轉(zhuǎn)的部件,所以石油輸送臂可以順利,船浮動,這樣嚴格的設(shè)備有足夠的靈活性,這樣整個石油輸送臂可以輕松和靈活地實現(xiàn)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)手臂,外層的擴展和收縮的胳膊,水平旋轉(zhuǎn),它能成功地完成在空間六個自由度的行動,使入口法蘭的出油口法蘭配合船在很短的時間內(nèi)。輸油臂結(jié)構(gòu)合理，保證了輸油臂的裝卸作業(yè)能夠高效完成。輸油臂的工作區(qū)域是指空間范圍由端面的中心船舶收到法蘭(三向回轉(zhuǎn)接頭的結(jié)束或快速接頭的外端法蘭)移動,端面圓心隨船舶運動所形成的空間范圍。供油臂工作區(qū)域可劃分為理想工作區(qū)域(不考慮船舶擺動和漂移的區(qū)域)，正常工作區(qū)(理想工作區(qū)外具有一定安全余量的區(qū)域，與船舶縱、橫向漂移設(shè)計值一致)和臨界工作區(qū)(正常漂移工作區(qū)外達到船舶縱、橫向漂移設(shè)計值的區(qū)域)。工作區(qū)域如圖所示。

圖2.23.DN400輸油臂整體設(shè)計計算3.1輸油臂整體結(jié)構(gòu)概述

輸油臂的身體結(jié)構(gòu),無論是獨立支撐結(jié)構(gòu)或自營的形式結(jié)構(gòu),主要由三部分組成,即列部分,內(nèi)部部門和外部門這三個部分的主軸承部分石油傳輸?shù)氖直?。石油傳輸管道把石油傳輸臂為載體,在列的石油傳輸?shù)氖直?然后通過內(nèi)部的手臂,外臂外臂的前端,并通過三方旋轉(zhuǎn)接頭與船的前端外臂完成裝卸任務。因此，對于輸油臂的研究，最重要的是對其整體結(jié)構(gòu)的研究。立柱是輸油臂的最低部分，也是供油臂的最大負荷部份。它支撐著內(nèi)臂和外臂的所有重量。因此，立柱部分應具有足夠的強度和穩(wěn)定性。它的功能不僅是支撐內(nèi)臂和外臂，而且是其連接功能。下端基礎(chǔ)連接板與碼頭裙板基礎(chǔ)連接。碼頭前方的工藝管道通過前端的連接法蘭與立柱下端的連接法蘭連接，油通過中間旋轉(zhuǎn)接頭通過立柱內(nèi)的輸油管道輸送到內(nèi)臂。內(nèi)臂是送油臂體結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的部分。其一端通過中間旋轉(zhuǎn)接頭與立柱連接，另一端通過頭部旋轉(zhuǎn)接頭與外臂連接，通過其支撐的輸油管道將立柱中的石油輸送到外臂。它的主要功能不僅僅是連接立柱和外臂。最重要的是支持外臂的重量平衡系統(tǒng)繩滑輪機制組成的尾巴,所以外的手臂總是處于平衡狀態(tài)無論什么位置油管輸送臂在操作,大大減少了阻力外的手臂。外臂部分是供油臂身體結(jié)構(gòu)中比較簡單的部分。其上半部分通過頭部旋轉(zhuǎn)接頭與內(nèi)臂連接，下半部分通過三通旋轉(zhuǎn)接頭與船舶連接。它的主要作用是通過它所支撐的輸油管道將石油輸送到油輪上。自其前端直接與油輪通過三方旋轉(zhuǎn)接頭,為了防止靜電產(chǎn)生的船從轉(zhuǎn)移到石油輸送臂的身體,導致事故,一套靜電絕緣法蘭之間還增加了其前端和三向旋轉(zhuǎn)接頭。3.2輸油臂本體結(jié)構(gòu)方案確定

此次DN400輸油臂的設(shè)計計算主要由立柱、內(nèi)臂、外臂、旋轉(zhuǎn)接頭和快速接頭組成。平衡系統(tǒng)采用雙配重結(jié)構(gòu)。各機構(gòu)的動作由全液壓油缸驅(qū)動，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)集中控制。工作時，連接浮閥，內(nèi)外臂可隨船漂移運動。為保證送油臂安全、正常運行，配備了限位報警、靜電絕緣法蘭、橡膠絕緣軟電纜等安全保護裝置。內(nèi)臂尾部設(shè)有定位螺栓，使輸油臂在非工作條件下安全停放。表3.1主要性能參數(shù)內(nèi)容參數(shù)輸油臂內(nèi)徑400mm輸油臂外徑420mm外伸臂相對內(nèi)臂最大擺角112°完成最大擺角所需時間32s內(nèi)臂擺動角后仰21°下俯90°完成內(nèi)臂擺角所需時間55s水平回轉(zhuǎn)速度0.3r/min主平衡配重重量1436kg負平衡配重重量10800kg輸油效率流速v=9m/s流量Q=6000m3/h液壓系統(tǒng)額定壓力16MP額定電機功率4KW自重45000kg驅(qū)動裝置油缸額定推力外伸臂伸展175KN內(nèi)壁擺動175KN水平回轉(zhuǎn)143KN表3.2主要結(jié)構(gòu)尺寸立柱高度8m內(nèi)壁長度10.2m外伸臂長度10m上下繩輪名義直徑Φ1500mm外伸臂拉索直徑Φ64mm3.3設(shè)計計算（1）外伸臂強度和剛度設(shè)計計算圖3.1外臂結(jié)構(gòu)圖圖3.2外臂載荷分布圖圖3.3外臂截面圖強度設(shè)計計算外伸臂總長10mⅠ類截面長度Ⅱ4mⅠ類截面每米長重量q1=153kg/mⅡ類截面長度≈6Ⅰ類截面每米長重量q1=243kg/m外伸臂總重量=2070kg三相回轉(zhuǎn)接頭重量G=3000kg三相回轉(zhuǎn)接頭重心距上繩輪中心距離L=10m截面I抗彎截面摩量W外1=2473cm3

截面II抗彎截面摩量W外2=5635cm3

截面I慣性矩I1=655335084

截面II慣性矩I2=2028766173

安全系數(shù)n=1.6σ=MW≤[σ]=147N/mm2截面Ⅰ最大彎矩M1=GL1+q1L12/2=2.38*103Nm(3.2)截面Ⅱ最大彎矩M2=GL2+q1L1（L1/2+L2）+q2L22=5.41*103Nm(3.3)應力1=2.38*1082.47*106應力2=5.41*1085.64*106剛度設(shè)計計算G三=3000*9.8=29400N彈性模量E=2.06*10q1=153*9.8=1.5*103N/mq2=243*9.8=2.38*103N/m截面Ⅰ慣性矩I1=655335084mm截面Ⅱ慣性矩I2=2028766173mmf=GL33EI+QL48EI+ML2f1=29400*400033*206*103*6.55*f2=29400*1000033*206*103*2.03*109fmax=f1+f2=38.7小于【f】(3.5)(2)內(nèi)臂強度和剛度設(shè)計計算圖3.4內(nèi)臂結(jié)構(gòu)圖圖3.5內(nèi)臂載荷分布圖圖3.6內(nèi)臂截面圖強度設(shè)計計算內(nèi)臂總長度10.2mⅠ類截面長度L1=3m

Ⅱ類截面長度L2=2mⅢ類截面長度L3=2.6m

Ⅳ類截面長度L4=2.6m

Ⅰ類截面每米長重量q1=499kg/m

Ⅱ類截面每米長重量q2=528kg/mⅢ類截面每米長重量q3=338kg/m

Ⅳ類截面每米長重量q4=311kg/m

內(nèi)臂上部重量G上=2553kg

內(nèi)臂下部重量G下=1687kg

內(nèi)臂上部重心距中間接頭距離L內(nèi)上=4.3m內(nèi)臂下部重心距中間接頭距離L

AF=2.5m上繩輪處重量G輪上=4000kg

下繩輪處重量G輪下=10800kg

頭部接頭距中間接頭距離L頭=10.2m下繩輪中心到中間接頭距離L輪下=4.1m主配重重量G

=0kg

主配重到中間接頭距離L主配=4.6m截面I抗彎截面摩量W1=12309cm3截面II抗彎截面摩量W2=13072cm3截面Ⅲ抗彎截面摩量W3=7484cm3截面IV抗彎截面摩量W4=6414cm3材料屈服強度σs

=235N/mm’

安全系數(shù)n=1.6σ=PA

+MW正向彎矩作用下各截面應力

M1=1208566N.m

M2=1223158N.m

M3=852203N.m

M4=374459N.mσ11=1.21*1091.23*σ12=1.22*1091.3*σ13=8.52*1097.48*σ14=3.74*1096.41*側(cè)向彎矩作用下各截面應力

鋼絲繩計算拉力彎矩M繩=224224KN.m截面I抗彎截面摩量W內(nèi)側(cè)1=7996cm3截面II抗彎截面摩量W內(nèi)側(cè)2=6827cm3截面Ⅲ抗彎截面摩量W內(nèi)側(cè)3=4721cm3截面IV抗彎截面摩量W內(nèi)側(cè)4=4536cm3σ21=2.24*1088*σ22=2.24*1086.83*σ23=2.24*1084.72*σ24=2.24*1084.54*側(cè)向壓力作用下各截面應力

計算拉力P=247000N

A1=54520mm3A2=57400mm3A3=37800mm3A4=32740mm3σ31=2.47*10554520σ32=2.47*10557400σ33=2.47*10537800σ34=2.47*10532740各截面合應力σ1=σ11+σ21-σ31=121.47<[σ]σ2=σ12+σ22-σ32=122.23<[σ]σ3=σ13+σ23-σ33=115.47<[σ]σ4=σ14+σ24-σ34=100.46<[σ]剛度設(shè)計計算截面I慣性矩I1=4615710133mm截面II慣性矩I2=4902173734mm4

截面Ⅲ慣性矩I3=-2806516280mm4

截面IV慣性矩I4=2405374573mm4f=PL33EI同理

f11=35.1mm

f12=29.6mm

f13=5.8mm

f1=f11+f12+f13=70.5mm

截面I慣性矩21=1599122773mm4

截面II慣性矩22=200066076截面1I慣性矩23=1449331741mm4

截面IV慣性矩24=1415250450mmf22=6.9mmf23=8.5mmf2=19.2mm內(nèi)壁最大撓度fmax=f12+f22=73.06mm（3）立柱設(shè)計和計算圖3.7立柱結(jié)構(gòu)受力圖在非工作狀態(tài)下，立柱受自重及Ⅲ類風載荷作用，受力最大，以此工況計算其強度及穩(wěn)定性。①強度設(shè)計計算σ=PA+MW≤【σ】=168N/mm安全系數(shù)n=1.4P=3.8x105NA=6.5*104mmM=1.67x109Nmm——自W=1.09x107——代入公式得：σ=3.8x1056.5*104+1.②穩(wěn)定性設(shè)計驗算彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性計算與偏心率∈及柔度入有關(guān)，偏心率∈按下式計算：∈=MAPW=1.柔度λ按下式計算：λ=μlI/A(3.9式中μ=2——長度系數(shù)，l=7000mm——長度λ=μlI/A=2*7000360781/650按下式驗算穩(wěn)定性：σ=NΦA(chǔ)≤【σ】(3.10該式中Φ=0.048——實腹式偏心受壓構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的折減系數(shù)?！睛摇?168N/mm2——代入公式得σ=3.8x1050.048*6.5*104=121.8N查表，選擇Φ560mm的立柱，其內(nèi)徑300mm，強度剛度等經(jīng)驗算均符合標準。（4）平衡配重設(shè)計計算外伸臂的配重設(shè)計計算平衡外伸臂的配重重量應能保證平衡配重到下繩輪旋轉(zhuǎn)中心軸的力矩值等于外伸臂繞上繩輪中心軸轉(zhuǎn)動的力矩值。M副配=M外伸臂式中：M副配是因為副平衡配重產(chǎn)生的繞下繩輪軸心的力矩值M外伸臂是因為外伸臂產(chǎn)生的繞上繩輪軸心的力矩值M副配=G副配*3000+2.73*106M外伸臂=3.5*107副配重重量G副配=3.5*107-2.73*整體的配重設(shè)計計算外伸臂的伸展運動平衡之后，還需要保證整體的平衡，出于布置需要，整體的平衡配重重量需要保證所有在配重一側(cè)的重量對內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)軸線的力矩等于另一邊的全部重量對相同軸線產(chǎn)生的力矩值，即：ΣM臂前=ΣM臂后+M主配式中：ΣM臂前=9.37*107ΣM臂后=8.61*107M主配=G主*5600G主=9.37*107-4.立柱回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計輸油臂回轉(zhuǎn)接頭所承受的荷載主要包括自重、風荷載、管道內(nèi)部油壓、地震荷載和雪荷載，為了簡化計算，這里只考慮對旋轉(zhuǎn)接頭有較大影響的自重和風荷載。自重載荷主要包括:三通接頭配重，伸直臂配重，頭接頭配重，內(nèi)臂配重，下輪配重，輔助配重，主配重平衡重量。圖4.1按螺栓最大承受載荷查表，取螺栓直徑d=38mm經(jīng)計算，符合強度、最大接觸應力、最大滾珠載荷要求。5.Φ400船用輸油臂液壓系統(tǒng)設(shè)計5.1輸油臂液壓系統(tǒng)的布置輸油臂液壓系統(tǒng)的基本功能包括:內(nèi)臂俯仰、內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)、外臂伸展、浮動、快速接頭和遙控。為了保證送油臂在接船后隨著船舶位置的變化能夠自由工作，液壓系統(tǒng)應具有浮動功能。國內(nèi)港口使用的輸油臂通常采用機械快速接頭，部分進口產(chǎn)品也采用液壓快速接頭，如青島港使用的日本新瀉DN400輸油臂。近年來，隨著國產(chǎn)液壓元件和電氣元件可靠性的不斷提高，遙控也有取代進口的趨勢。目前，遙控產(chǎn)品主要有臺灣和摩托羅拉，形式有按鈕式和搖桿式。另外，可根據(jù)用戶要求設(shè)置緊急脫扣裝置，可手動操作，也可液壓操作。系統(tǒng)布局如圖所示。圖5.15.2輸油臂液壓系統(tǒng)應具備的功能（1）內(nèi)臂俯仰圖5.2非獨立支撐型內(nèi)臂俯仰工作原理如圖。后仰動作時，油缸下端進油，活塞向上運動，由于連桿和油缸鉸點的相對運動，驅(qū)動內(nèi)臂圍繞回轉(zhuǎn)接頭5的軸線向后運動。下俯動作正相反。

由于輸油臂尺寸較大，為了便于控制位移，動作速度通常在完成122°時俯仰需控制在59秒。（2）內(nèi)臂回轉(zhuǎn)圖5.3非獨立支撐內(nèi)臂轉(zhuǎn)動的工作原理如圖所示。當外臂沿立柱方向(左)旋轉(zhuǎn)時，油送入油缸左端，活塞向右移動。由于連桿與油缸鉸點的相對運動，帶動內(nèi)臂繞轉(zhuǎn)軸5向外運動，內(nèi)臂沿立柱方向(左)運動。而向右移動則相反。由于送油臂的尺寸較大，為了便于位移的控制，在完成旋轉(zhuǎn)(±25°)時通常需要將動作速度控制在0.5r/min以內(nèi)。（3）外臂伸展圖5.4非獨立支撐外伸臂工作原理如圖3.4所示。當外臂向外伸出時，油被送入油缸下端，活塞向上運動。由于連桿與油缸鉸點的相對運動，帶動繩輪順時針旋轉(zhuǎn)，帶動上繩輪順時針旋轉(zhuǎn)，帶動外臂繞轉(zhuǎn)頭軸線向外伸出。外臂的縮回是相反的。由于送油臂尺寸較大，為了便于位移的控制，通常需要在完成136°伸展后將動作速度控制在40s左右。（4）浮動浮動的要求是實現(xiàn)船體變化后送油臂的跟蹤。其在液壓系統(tǒng)中的原理是利用位置四通電動(手動)閥將雙作用油缸的兩桿腔連接起來，實現(xiàn)油缸在行程內(nèi)的自由運動和相應驅(qū)動機構(gòu)的跟蹤作用。（5）快速接頭使用時，鎖緊輪的直邊面向輸油臂的接油口中心，對準船舶的管匯口，鎖緊輪轉(zhuǎn)動。通過輪轂背面斜面的連續(xù)轉(zhuǎn)動來夾緊法蘭。性能可靠，操作簡單，但勞動強度較大。（6）緊急脫離裝置在三向回旋轉(zhuǎn)接頭與外臂的連接處設(shè)有兩個球閥。兩球閥的開關(guān)和連接部分通過連桿等機械部件連接，快速關(guān)閉雙球閥。同時,雙球閥分離之間的連接結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)快速分離的三方旋轉(zhuǎn)接頭的石油輸送臂外的手臂,實現(xiàn)快速船和岸邊脫節(jié)在緊急情況下,迅速把船從碼頭。它通常液壓或手動驅(qū)動。液壓驅(qū)動緊急脫扣裝置結(jié)構(gòu)如圖所示。圖5.6圖5.7（7）遙控隨著船舶的逐漸增大，當輸油臂在漲潮時卸貨時，操作人員的視線受到控制臺手動操作的限制，需要指揮員的配合，效率低下。為了解決這一問題，許多碼頭輸油臂液壓系統(tǒng)都采用了遠程控制裝置。當在輸油臂上使用電磁換向閥時，可采用遙控操作方式現(xiàn)場操作，方便快捷。國內(nèi)的遙控設(shè)備很少使用，大部分都是進口的。大連港30萬噸原油碼頭供油臂液壓系統(tǒng)中使用的遙控變送器為搖臂式，效果良好。（8）輸油臂驅(qū)動裝置與普通輸油臂驅(qū)動裝置有所不同，它是通過油缸的往復運動驅(qū)動繩輪，帶動回轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)，來達到內(nèi)臂俯仰，內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，外臂伸展運動等動作。

5.3液壓系統(tǒng)的設(shè)計與選擇在計算液壓傳動送油臂的內(nèi)、外臂的驅(qū)動功率及其整體轉(zhuǎn)動時，應考慮以下阻力因素并使液壓裝置產(chǎn)生的驅(qū)動力矩大于阻力力矩之和，然后根據(jù)各機構(gòu)的動作時間進行計算送油臂所需的總驅(qū)動功率。下面以水平擺幅傳動為例進行計算過程。需要考慮的阻力的因素有:（1）旋轉(zhuǎn)時的摩擦阻力力矩。包括旋轉(zhuǎn)支架中的滾動摩擦阻力力矩和密封所形成的阻力對于水平轉(zhuǎn)動三列球軸承，摩擦阻力矩為:M摩=0.5fD（Pzcosβ+Pj式中：f=0.01——軸承摩擦系數(shù)D=540mm——軸承直徑Pj=6237N——徑向力Pz=320000N——軸向力Mqf=3.246*108β=20°——軸承的原始接觸角代入上式得：Mj=0.5*0.1*540*（320000sin20°+密封裝置所形成的摩擦力矩與密封干涉、密封材料、密封面光潔度以及介質(zhì)在密封處的壓力有關(guān)。該電阻值在所有計算電阻值中所占比例較小，在初步估算時可采用較大的電阻值。M密=(1—1.5)d式中：d=54cm——密封裝置直徑M密=1.5x54=81kgm=8.34*10（2)工作狀態(tài)下風載荷形成的阻力矩M風M風=1.1*107（3)起動時慣性阻力矩M慣M慣=Jα(5.2)式中：J=1.21x106kgm2α=0.007rad/s2——角加速度(按啟動時間4.8s，遠端速度0.54m／s確定代入上式得：M慣=8.47*105（4)液壓系統(tǒng)失靈時能自動復位的不平衡力矩M置此力矩在事故狀態(tài)下能使輸油臂克服正常風阻力和軸承中的摩擦阻力而自動復位。M復=M摩+M密+M風(5.3)上述四項阻力矩之和為：ΣM阻=(M摩+M密)+M風+M慣+M復=2(M摩+M密+M風)+M慣=2(1.21*107+8.34*105+1.1*107)+8.47*105=4.87*107Nmm應使M驅(qū)當選定液壓系統(tǒng)壓力后，即可根據(jù)以上的計算查相關(guān)油缸樣本，確定回轉(zhuǎn)驅(qū)動所需的液壓缸參數(shù)：壓力P=16Mpa缸筒內(nèi)徑D=120mm活塞桿直徑d=50mm最大拉力140KN驅(qū)動力矩M驅(qū)=8．97x107Nmm>ΣM阻=4.87*10在確定了輸油臂的工作行程和工作循環(huán)時間以后，即可求得液壓系統(tǒng)所需流量Q回轉(zhuǎn)=Π4（D2-d2）v*10式中：v=1159mm／min——活塞的平均速度，代入上式得：Q回轉(zhuǎn)=Π4（1202-502）同理：Q內(nèi)臂=10.34L/minQ外伸臂=9.03L/minQmax=10.8L/min輸油臂驅(qū)動電機功率為：N=PQmax60P=16MPa——系統(tǒng)額定壓力η=0.81——泵的效率，代入上式得：N=16*10.860*0.81=綜上選用防爆電機型號YB112M-4，功率4KW，轉(zhuǎn)速n=1440r／min，選用液壓齒輪泵型號CB-Fc10，排量8ml／r。油泵：2臺——型號：CB-Fc10排量：8ml／rev額定壓力：20Mpa現(xiàn)調(diào)定壓力：16Mpa電機：2臺——型號：YB112M-4，50Hz，AC380V功率：4Kw轉(zhuǎn)速：1440r／min5.4液壓缸設(shè)計5.4.1缸筒內(nèi)徑對于雙作用單桿活塞缸，當液壓油輸入無桿腔，活塞缸以推力驅(qū)動工作負載時，其推力為：F=π4[(p-由此得缸筒內(nèi)徑：D=4Rπ(p-p式中：p表示工作壓力，pa，p=1.6Mpa；p0表示回油背壓，pa，若回油直接通油箱，可取p0=0MPa；ηm當活塞桿以拉力驅(qū)動負載時，則壓力油進入有桿腔，其拉力為：R=π4[(p-由此得缸筒內(nèi)徑D=4Rπ(p-緊急脫離裝置以推力作為驅(qū)動力驅(qū)動工作負載，因此：F=12000N；D=106.85mm；d=0.6D=64.11mm。5.4.2活塞桿直徑油缸內(nèi)徑確定后，若單桿活塞缸的雙向運動有一定速比要求時，可按速比φ的關(guān)系式求出活塞桿的直徑為：d=φ-1φ式中：φ值可根據(jù)需要或從有關(guān)資料的推薦值選取。對于一般無速比要求的油缸，也可按下式初步定出活塞桿直徑：d=（13-D=106.85mm；d=0.6D=64.11mm。根據(jù)國際標準，取缸筒內(nèi)徑100mm，活塞桿直徑64mm。5.4.3最小導向長度當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度，若導向長度太小，將使油缸因間隙引起的初始撓度增大，從而影響油缸的工作穩(wěn)定性，對于一般油缸，其最小導向長度H應滿足下式要求：H≥L20式中：L表示油缸最大工作行程，L=870mm；D表示缸筒內(nèi)徑，D=100mm。一般導向套滑面的長度A，在缸筒的內(nèi)徑D＜80mm時取缸筒內(nèi)徑D的0.6-1.0倍；在缸筒的內(nèi)徑＞80mm時則取活塞桿直徑的0.6-1.0倍?；钊麑挾菳取缸筒內(nèi)徑D的0.6-1.0倍，為了保證最小導向長度而過分的增大導向套長度和活塞寬度都是不適宜的，最好的方法是在導向套和活塞之間裝一隔套K，其長度C由所需的最小導向長度決定，采用隔套不僅能保證最小導向長度，而且可以擴大導向套及活塞的通用性。H=C+12（取A=0.8d=51.2mm；B=0.8D=80mm；C=400mm；H=465.6mm。5.4.4缸筒壁厚和外徑計算缸筒壁厚校核時分為薄壁和厚壁兩種情況。當Dδδ≥pyD2[式中：D代表缸筒內(nèi)徑；py代表缸筒試驗壓力，當缸的額定壓力pn≤16Mpa時，取py=1.5pn；而當pn>16Mpa時，取py=1.25當Dδδ≥D2([取δ=2mm，本次設(shè)計液壓缸為薄壁。py=1.5pn=2.4Mpa，缸筒材料選擇20°20號鋼，δ≥p5.4.5缸底厚度平底缸底的缸底厚度計算公式如下：δ1≥0.433D式中：D2表示缸底止口內(nèi)徑；[σ]表示缸底材料的許用應力，[σ]=σbn取δ1δ1其他符合意義同前，算得的缸底厚底按有關(guān)標準的規(guī)定系列選取。5.5輸油臂液壓系統(tǒng)原理圖：圖5.75.6液壓系統(tǒng)的布置輸油臂液壓系統(tǒng)的基本功能包括:內(nèi)臂俯仰、內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)、外臂伸展、浮動、快速接頭和遙控。為了保證送油臂在接船后隨著船舶位置的變化能夠自由工作，液壓系統(tǒng)應具有浮動功能。國內(nèi)港口使用的輸油臂通常采用機械快速接頭，部分進口產(chǎn)品也采用液壓快速接頭，近年來，隨著國產(chǎn)液壓元件和電氣元件可靠性的不斷提高，遙控也有取代進口的趨勢。目前，遙控產(chǎn)品主要有臺灣和摩托羅拉，形式有按鈕式和搖桿式。另外，可根據(jù)用戶要求設(shè)置緊急脫扣裝置，可手動操作，也可液壓操作。系統(tǒng)布局如圖所示:由此可見，我國不但能自主生產(chǎn)輸油臂，國內(nèi)液壓系統(tǒng)也完全具有設(shè)計制造的能力，但部分電器元件如遙控系統(tǒng)，電磁閥仍需要進口。6.注意事項(1)啟動電機時，一定要改變電機的旋轉(zhuǎn)方向。旋轉(zhuǎn)方向是右旋轉(zhuǎn)(2)截止閥只能作為開關(guān)使用，不能作為節(jié)流閥使用。(3)任何~油缸上的兩個截止閥只能在運行時打開，否則就不能工作。(4)油缸上的二位手動換向閥和二位電動換向閥。選擇一個就足夠了。(5)液壓油為抗磨液壓油L-HM32。加油時，確保油位高于規(guī)定液位。第一個操作時各油缸無油，加油時應連續(xù)加油。加油時進行過濾，車輛加油時，過濾精度不得低于30微米。在日常工作中，應經(jīng)常檢查油位高度，確保液壓站有足夠的液壓油。該裝置裝有隧道濾油器，作為濾油器堵塞指示器的指針(6)液壓油每12個月更換~次。當有油檢測手段時，可根據(jù)檢測結(jié)果進行確認，確定是否更換液壓油。(7)無論是無線電遙控還是手動，在控制煙羽和滴液輸送臂對接完成后，確保全部圓柱體是浮動的。(8)不工作時，油泵應盡量處于載渣狀態(tài)，即16號手動切換閥手柄位于中間縫卸料位置。(9)應定期檢查液壓站，控制臺的表面，及時補噴防銹油漆，以保證液壓站及控制臺表面的美觀。7.總結(jié)7.1設(shè)計總結(jié)1、隨著中國原油和成品油運輸需求的不斷擴大，水路運輸在石油運輸中扮演著重要角色。輸油臂作為裝卸油料的主要機械，在石油運輸中得到了廣泛的應用。港口管理的主要內(nèi)容是如何選擇合適的輸油臂形式和驅(qū)動方式，以及如何對輸油臂進行良好的管理。2、總結(jié)了輸油臂的結(jié)構(gòu)和基本原理。說明目前在油品裝卸應用領(lǐng)域，進口產(chǎn)品與國產(chǎn)產(chǎn)品相比沒有優(yōu)勢，但國產(chǎn)產(chǎn)品在高低溫介質(zhì)領(lǐng)域應用較少，技術(shù)與進口相比落后很多，但國內(nèi)對特殊要求產(chǎn)品的需求量很小。在驅(qū)動方面，國產(chǎn)液壓技術(shù)完全能滿足要求，主站和分站均采用國產(chǎn)液壓技術(shù)。因此，在油品裝卸領(lǐng)域，國產(chǎn)送油臂是可以信賴的，完全可以滿足要求。3、總結(jié)分析出油臂液壓系統(tǒng)的功能:內(nèi)臂俯仰、外臂伸展、內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)、浮動、遙控等。通過對近30年來系統(tǒng)設(shè)計的介紹和比較，最適合的設(shè)計方案是:一般情況下，首選當前主站布局，在特殊條件下選擇分站布局。4、輸油臂液壓系統(tǒng)具有國內(nèi)設(shè)計、改造和制造的能力，但一些電器元件如遙控系統(tǒng)、電磁閥等仍需進口。5、液壓元件故障是輸油臂液壓系統(tǒng)常見故障。通過對油液的檢測和及時的維護，使送油臂液壓系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。通過對油液檢測方法的比較，介電常數(shù)法對送油臂液壓系統(tǒng)更實用。本文對輸油臂的結(jié)構(gòu)、工作原理、液壓系統(tǒng)方案選擇、液壓系統(tǒng)維護及展望等進行了詳細的闡述，并對輸油臂液壓系統(tǒng)的合理布置形式及方案進行了總結(jié)，為送油臂的早期選擇、液壓系統(tǒng)的布置形式和方案提供了依據(jù)。通過理論和實際應用的經(jīng)驗總結(jié)，為輸油臂設(shè)備的日常管理、使用、維護和維修的全過程管理提供了有力的參考，對加強輸油裝