关于大流量油料补给作业车的设计开发

李凤斌　张新智　刘军　徐艾青

摘 要：文章介绍了补给作业车的系统构成及功能设计分析，包括主要总体结构方案、管路系统、补给管线举升装置、流量及压力监测系统、液压与操纵控制系统以及车辆稳定性计算等内容及实施方案。

关键词：举升装置；压力监测系统；液压与操纵控制系统

引言

大流量油料补给作业车（以下简称补给作业车）主要用于在码头对大型高船舶进行油料补给，可补给船用燃料油、柴油和汽油，也可以当作码头为各类其它装备补给油料的装备使用。该大流量油料补给作业车采用管道输送的方式，利用油库泵站提供足够的供油流量和压力，分别把各种油料通过不同的管道经码头油料作业车输送至待补给的船舶；还可以把燃料从转运船舶上卸油至码头油库；也可以排空补给作业车管路中的余油至余油箱。该补给车可实现码头油料补给、舰船退油、补给管路余油排空和余油箱排空等功能。

1 主要技术参数及要求

大流量油料补给作业车主要用于在码头对大型舰船进行油料补给。

通过流量：燃料油400m3/h，汽油：350m3/h，柴油：100m3/h

工作压力：≤1.0MPa

最大补给高度：7.0m（补给出口距码头平面垂直高度）

最大补给跨度：16m（补给出口距至举升装置回转中心水平距离）

流量计计量精度： 0.2%

油料排空：补给车管线残余油料不大于10%

展开/撤收时间：展开时间≤15min；撤收时间：≤30min（含余油排空时间）

2 设计方案

为满足大流量油料补给作业车的功能需要和性能要求，我们采用的设计方案是：（1）根据整车的载重量、外形尺寸及举升装置尺寸要求，选用25吨6×4型汽车底盘；（2）设计副车架通过螺栓固定于汽车底盘上，满足汽车底盘的连接及上装部分的承载需求；（3）通过加装前夹取力器由汽车发动机及变速箱取力器驱动液压油泵为液压系统提供动力；（4）按作业功能需求设计、布置各功能模块及管路系统；（5）应用成熟的液压与操纵控制技术实现转台、平衡支撑腿、补给管线举升装置及铁路收发油系统；（6）设置流量及压力监测系

统，用于作业过程的控制、监测。

该补给作业车按照车头轴向在底盘副车架上平面的中间位置布置补给管线举升装置，后部位置布置液压转台，两侧位置分别布置管路系统、排空和余油回收装置、流量及压力监测系统（测控系统）、液压与操纵控制系统、静电监测与防护装置、附件、操作室等。并在后部及中前部两侧位置布置4个平衡支撑腿，可向两侧伸出1.5m。

大流量油料补给作业车结构示意图如图1所示。

3 主要部分系统设计方案

3.1 管路系统

补给作业车管路系统由主管路系统（包括举升输油管）、回抽油管路系统及连接软管附件等组成，主管路系统由流量计、过滤器、阀门、管路补偿器、压力表、温度表及管路支撑组成；举升输油管由输油钢管、旋转接头、进气阀、输油软管组成；回抽油管路系统由液压马达、回抽油泵、阀门、50卷盘、余油箱、电伴热保温组成；连接软管附件由插转轻质软管、插转弯头等组成。主管路、回抽油管路采用模块化设计，以适应满足各种油料的补给要求。通过管路系统阀门开关组合可以实现码头油料补给、舰船退油、补给管路余油排空和余油箱排空等功能。

另外，在过滤器和流量计底部设有集中放油集油管和阀门，便于集中排放余油。流量计选用均带有发讯器等电子部件，可将信号传输给二次仪表，能够实现瞬时流量、累计流量等监控显示。管路阀门采用电动防爆硬密封蝶阀，实现作业自动控制，该蝶阀配置手动操作机构，以防电动机构失效。

3.2 补给管线举升装置

补给管线举升装置采用臂架式。包括折叠式臂架和举升输油管，液压回转台、臂架、自动补偿器、液压缸等组成。臂架为方形桁架式结构，采用“R”型折叠方式，共三节，分别为大臂、中臂和前臂。中间固定安装举升输油管的钢质输油管，钢质输油管在臂架折叠处以旋转接头连接。立柱中的钢质输油管与回转台中的钢质输油管也采用旋转接头连接，两个进气阀安装在大臂和中臂、中臂和前臂之间。在前臂与液压缸缸头处安装自动补偿器，用于舰艇小幅摇摆和漂移时自动补偿。

3.3 流量及压力监测系统

流量及压力监测系统主要有嵌入式工业控制计算机、流量、压力与温度传感器及直读仪表、液压系统的电气控制元件、余油回抽控制开关及电气控制柜、打印机、管线举升装置末端拉力超限报警装置、静电接地线路不通报警装置、针式摄像头、显示器等组成。流量及压力监测系统采用汽车自带的电瓶作为电源。采用集中控制方式，实现包括作业流程控制、作业过程压力与流量监测、实时监视等功能；实时监控分为补给管线举升臂、管路系统及底盘两部分組成；实时监视中的针式摄像头安装在前臂上，显示器安装在管线举升装置操作室内。

3.4 液压与操纵控制系统

大流量油料补给作业车液压与操纵控制系统主要由液压油泵、液压油箱、油缸、安全阀、多路换向阀、溢流阀、先导阀、手动液压泵、储能器、液压马达和滤油器及显示和操作控制系统等组成，实现补给管线举升装置和两套液压支腿的展开和回收，并提供其他负载（如回抽油泵）所需的液压动力。手动液压泵主要是防止液压油泵失灵后，可紧急展开或撤收补给管线举升装置及液压支撑腿。

4 设计计算

4.1 装备行驶稳定性计算

（1）行驶时纵向稳定性计算。装备在上坡时，若前轮对地面的法向作用力为零时，前轮无法偏转，不能确定车辆的行使方向。此时，可以认为已失去稳定。同理，当后轮对地面的法向作用力所引起的牵引力为零时（被下滑力抵消），可以认为车辆失去行使能力，也会失去行使稳定性。此时，地面对车辆的反作用力Z1=0，由于车爬大坡，行使速度慢，不做加速运动，故可忽略切向惯性力和风阻力。

5 结束语

（1）综上分析，结构部件及控制系统可以满足车辆设计指标要求。（2）车辆稳定性符合国标GB7258机动车运行安全技术条件要

求。

参考文献

[1]机械设计手册编委会编.机械设计手册（第三版）[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]哈尔滨工业大学理论力学教研室编.理论力学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1981.