[发明专利]一种八边形桩腿分段合拢精度设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程装备的精度设计技术领域，特指一种八边形桩腿分段合拢尺寸精度设计方法。

背景技术

海上风能发电是当今世界发展的新方向，其风电机组安装装备和技术是占领海上风电领域的核心技术。风电设备安装船的设计技术含量高、建造难度大，需要大量高尖端核心技术的支持。风电安装船有若干可升降的桩腿，桩腿是风电安装船的关键部件，其承载力担负着整船提升的重任，在设计制造中倍受重视，桩腿的性能直接影响到风电安装船作业的安全与效果。桩腿的制作在整个船体建造中极其重要，其建造精度要求非常苛刻，焊接工艺要求严格。

八边形桩腿为孔板结构，在桩腿的四个对称边上等距离对称阵列着圆形销孔，用于在提升桩腿时液压插销装置的插销插入桩腿。由于液压插销装置由机电系统控制，因此装腿上每个销孔之间的距离必须保持一致，其精度要求非常高。桩腿上的销孔由专用胎架制作后基本能够保持各个分段间销孔的尺寸精度，但桩腿进行分段合拢的过程中对不同分段销孔间的尺寸精度保证非常困难:(1)桩腿本身是大型钢结构，安装和焊接时产生的应力和变形使得桩腿结构发生收缩变形，尺寸精度难以保证；（2）桩腿超长超重，分段划分多，焊接周期长，工序多，导致累积误差比较大；（3）焊接过程为人工操作，误差难以控制，焊接过程变形复杂，掌握变形规律较困难。因此在桩腿分段划分过程中必须进行全面的精度设计，计算累积误差，分配公差，预计焊缝收缩变形量，以实现全面分段无余量制造，使桩腿焊接后达到工作精度要求。

哈尔滨四海数控科技股份有限公司申请的专利：石油平台桩腿焊接生产线（专利号：CN200920099471.7）公开了一种石油平台桩腿制作的生产线，具体阐述了桩腿制作的过程，但对于八边形桩腿在销孔尺寸间距严格要求下合拢的精度分配尚未提及。大连船舶重工集团有限公司申请的专利：大型桁架式桩腿分段数据检测方法（专利号：CN200710157587.7）公开了一种对三角形桁架式桩腿尺寸及局部精度进行测量的方法，通过测量主尺寸和分段尺寸以获得各测量分段的尺寸精度与偏差，属于精度控制范畴，但仍未提及精度设计方面在考虑分段焊接变形情况下对分段尺寸具体公差的设计。

发明内容

本发明的目的是要提供一种简单实用的八边形桩腿分段合拢尺寸精度设计方法。

为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：一种八边形桩腿分段合拢尺寸精度设计方法，其特征是该方法包括以下步骤：

1）、对桩腿进行分段划分，整个桩腿按照焊接要求依次划分为A、B、C、D、E、F、G七个分段，以及桩靴S分段共计八个分段，每个分段按照制作要求标注相应尺寸A、B、C、D、E、F、G、S，桩腿与桩靴总尺寸为L。

2）、将各分段尺寸和桩腿总长构成尺寸链，以桩腿总长为封闭环，按照总长精度要求分配各分段尺寸精度。

3）、将上述确定的分段尺寸划分为分段基本尺寸、焊缝尺寸、收缩变形补偿量三个部分。确定预留焊缝尺寸，采用船体零部件补偿量的计算方法计算并确定焊接收缩变形量，根据各分段确定的尺寸及公差加放收缩量，以变形量代替加工余量。

4）、将分段基本尺寸、焊缝距离、收缩补偿量组成封闭尺寸链，计算尺寸误差以及分配补偿公差，确定分段的最终基本尺寸和公差。

本发明对桩腿进行分段划分后，通过应用尺寸链原理，对各分段进行精度分配，应用船舶分段补偿量计算方法，计算焊接变形补偿量以代替余量，使分段实现无余量建造，通过将加放的补偿量与分段基本尺寸及焊缝间隙组成尺寸链进行计算，得到各分段合拢的合理公差范围，保证合拢焊接后各销孔之间的尺寸精度，以减少销孔与销轴配合的冲击载荷和材料磨损，节省工时及材料，确保桩腿工作要求。

附图说明：

图1是桩腿分段划分尺寸布置图；

图2是桩腿截面示意图；

图3是桩腿以各分段尺寸、焊缝尺寸、变形补偿量为组成环的尺寸链结构图；图中标号：

具体实施方式：

    为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本发明示出了一种八边形桩腿分段合拢尺寸精度设计方法，本实施例以大型风电安装船桩腿的精度设计为例，该桩腿为八边形孔板结构，主板为NV690超高强度钢、厚度达100mm，桩腿高71.5m、单根重量达630T，该桩腿精度设计步骤分为分段划分、绘制尺寸链图、精度分配、补偿量计算、尺寸及公差确定等多个步骤。