一种整体式管路弹性支吊架的制作方法

1.本发明涉及船舶机械领域的管路安装、固定，特别是涉及一种整体式管路弹性支吊架。


背景技术：

2.目前，我国已建和在建船舶上应用的管路支吊主要是用于保证管路固定的功能，管路支吊架主要参照cb/t3870（管子吊架）选用，而cb/t3780对管路吊架的功能定义是“实现系统管子的固定”，因此，cb/t3780中所列管路吊架并未充分考虑管路振动噪声控制及位移补偿的功能需求，从而导致现有的管路支吊虽然在功能上逐渐包含了管路隔振要求，但参数体系上都完全继承了cb/t3780，主要规定了外形尺寸和安装接口等参数，没有声学表征参数，已经不能够满足管路弹性隔振及位移补偿的设计需要。
3.而随着时代的发展，船舶的舷间系统管路的减振隔振的设计仍为空白，舷间管路广泛采用了聚四氟乙烯管卡刚性固定，减振隔振效果和位移补偿能力差，造成系统管路的变形与船体不相匹配，使得在水下状态造成舷间管路马脚崩开，在管卡位置产生较大的应力，特别对于已经存在腐蚀的管卡，易出现受力断裂问题。
4.船舶舱内使用的管路支吊架存在无法满足舷外海水环境等问题，整体硫化的管卡改善了标准管卡的防腐性能，管件和舷间管路仍是相对刚性的连接，存在船体变形的情况下，舷间管路仍存在较高的应力。为尽量释放舷间管路在船体变形情况下的应力，急需开展整体式管路支吊架研制。


技术实现要素：

5.为了能够克服现有技术存在的弊端，本发明提供了一种整体式管路弹性支吊架。该支吊架通过在保留以往支吊架固定管路的功能基础上，具有良好的隔振效果和位移补偿能力，解决舷外管路的隔振和位移补偿减振隔振；同时兼备耐海水腐蚀性，解决管路支吊架的技术问题。
6.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种整体式管路弹性支吊架包括压盖、底座和垫块，压盖与底座内侧圆弧均排列设置有锯齿槽，相互间隔支撑、夹持管路；在压盖与底座之间设有垫块，压盖两端通过紧固件与底座连接在一起固定管路；底座内具有套装于限位块的紧固螺母，紧固件与紧固螺母弹性连接，自行起到位移补偿及减振效果，满足支吊架减振、隔振和位移补偿的要求。
7.为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的压盖中，所述压盖为两侧带有翼板的圆弧形条板，翼板上设有螺栓孔用于紧固件连接；所述压盖由上卡箍和上卡箍硫化层组成，上卡箍四周表面敷设包裹上卡箍硫化层整体硫化成型；压盖圆弧内侧的上卡箍硫化层上设置有阵列的锯齿槽弹性夹持管路，确保变形后支吊架沿管路轴向锁紧。
8.进一步地，所述底座由下卡箍、下卡箍硫化层、限位块、紧固螺母和卡箍底板组成，下卡箍硫化层包裹下卡箍、限位块、紧固螺母和卡箍底板整体硫化成型；在底座的中部设置
下卡箍，底座两端横置有外伸的卡箍底板，用于安装支吊架，底座两端内部设置套装紧固螺母的限位块，限位块控制紧固螺母的上下位移，自行起到位移补偿及减振效果；下卡箍为两侧带有翼板的圆弧形条板，翼板上设有螺栓孔用于紧固件连接，底座圆弧内侧的下卡箍硫化层上设置有阵列的锯齿槽弹性支撑管路，下卡箍硫化层的硫化橡胶层变形隔振；在底座设置有硫化成型溢流孔，便于控制底座下卡箍硫化层的收缩变形。
9.积极效果：由于本发明通过整体式管路弹性支吊架制作、安装方便，减振隔振效果和位移补偿能力优越，可有效提高声学控制及位移补偿；其零件与橡胶整体硫化，表面质量高。约束了零件的收缩变形，零件的成型精度高。减少传统方式的操作不方便，缩小数据误差，提高管路的降噪效果，减少施工人员，提高了生产效率，降低了生产成本。切实解决舷外管路的隔振、位移补偿及防腐等问题。适宜作为一种整体式管路弹性支吊架应用。
附图说明
10.图1为本发明主视图；图2为本发明俯视图；图3为本发明a-a剖面图；图4为本发明侧视图。
11.图中：1.上卡箍硫化层，2.紧固件，3.弹簧垫圈，4.平垫圈，5.下卡箍硫化层，6.上卡箍，7.下卡箍，8.紧固螺母，9.限位块，10.垫块，11.卡箍底板，12.锯齿槽，13.安装孔。
具体实施方式
12.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
14.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
15.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上
述术语在本发明中的具体含义。
16.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
17.在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。
18.据图所示，一种整体式管路弹性支吊架包括压盖、底座和垫块10，压盖与底座内侧圆弧均排列设置有锯齿槽12，相互间隔支撑、夹持管路；在压盖与底座之间设有垫块10，压盖两端通过紧固件2与底座连接在一起固定管路；底座内具有套装限位块9的紧固螺母8，紧固件2与紧固螺母8弹性连接，自行起到位移补偿及减振效果，满足支吊架减振、隔振和位移补偿的要求。
19.为了保证本发明结构的稳定性，所述压盖为两侧带有翼板的圆弧形条板，翼板上设有螺栓孔用于紧固件2连接；所述压盖由上卡箍6和上卡箍硫化层1组成，上卡箍6四周表面敷设包裹上卡箍硫化层1整体硫化成型；压盖圆弧内侧的上卡箍硫化层1上设置有阵列的锯齿槽12弹性夹持管路，确保变形后支吊架沿管路轴向锁紧。
20.为了进一步保证本发明结构的稳定性，所述底座由下卡箍7、下卡箍硫化层5、限位块9、紧固螺母8和卡箍底板11组成，下卡箍硫化层5包裹下卡箍7、限位块9、紧固螺母8和卡箍底板11整体硫化成型；在底座的中部设置下卡箍7，底座两端横置有外伸的卡箍底板11，用于安装支吊架，底座两端内部设置套装紧固螺母8的限位块9，限位块9控制紧固螺母8的上下位移，自行起到位移补偿及减振效果；下卡箍7为两侧带有翼板的圆弧形条板，翼板上设有螺栓孔用于紧固件2连接，底座圆弧内侧的下卡箍硫化层5上设置有阵列的锯齿槽12弹性支撑管路，下卡箍硫化层5的硫化橡胶层变形隔振；在底座设置有硫化成型溢流孔，便于控制底座下卡箍硫化层5的收缩变形。
21.为了优化本发明的结构，所述限位块9为带有两翼的u形槽板，两翼上敷设包裹下卡箍硫化层5形成卡箍底板11，u形槽板的中部设有通孔与紧固螺母8配合，使得紧固螺母8能够上下移动。
22.为了更加优化本发明结构的稳定性，所述紧固螺母8为阶梯圆柱体，紧固螺母8的盲孔设有内螺纹与紧固件2连接，紧固螺母8的外轮廓下部大于上部形成轴肩，将紧固螺母8套装在限位块9的u形槽内作为限位，控制紧固螺母8的上下位置。
23.为了再进一步优化本发明的结构，所述卡箍底板11上对称设有装配支吊架的安装孔13。
24.作为常规的技术选择，所述紧固件2为六角头螺栓或者内六角圆柱头螺钉，紧固件2上装配有弹簧垫圈3和平垫圈4。
25.优选的，所述紧固件2为双头螺柱，一端与紧固螺母8连接，另一端通过弹簧垫圈3
和平垫圈4与螺母紧固。
26.进一步的，所述上卡箍硫化层1和下卡箍硫化层5采用橡胶材料，整体式硫化成型，增强耐腐蚀性；再进一步的，所述上卡箍6、下卡箍7、紧固螺母8、限位块9、垫块10和紧固件2均采用06cr19ni10，紧固件2螺纹部分进行复合涂层，保证其刚性、减振效果、位移补偿以及耐腐蚀性。
27.本发明的工作原理：选取舷间管路的主要参数，包括管径、介质、压力、设备运行情况，确定管路支吊架的物理接口参数，包括管路通径、布置位置、外形尺寸、安装生根接口等，计算确定管路支吊架性能参数要求，包括承载能力和位移补偿要求。上、下卡箍通过螺栓紧固后，卡箍间须保证一定间隙，上下硫化橡胶层与管路接触部位设计成齿槽状，部分变形后确保支吊架沿管路轴向锁紧，硫化橡胶层变形量过小，支吊架会沿管路轴向串动，无法锁紧管路；硫化橡胶层变形量过大，则完全压死，影响支吊架隔振效果，即硫化橡胶层变形量对支吊架安装及隔振效果有重要影响，在方案设计阶段，根据三维方案设计结果确定管路弹性支撑布置位置后，可以对各个弹性支撑承受的载荷进行估算，然后确定所需弹性支吊架的额定载荷。
28.本发明的工作过程：首先，清理舷外管路主要参数，系统管路参数清理包括管径、介质、压力、设备及运行工况和减振装置；其次，确定管路支吊架的物理接口参数，包括管路通径、布置位置、外形尺寸和安装生根接口；再其次，计算确定管路支吊架性能参数要求，支吊架声学性能参数要求包括隔振效果、承载能力和位移补偿要求；最后，确定支吊架结构形式，卡箍形式、马脚形式，额定载荷序列。
29.本发明针对船舶舷间管路，开展了整体式管路弹性支吊架的结构设计。整体式管路弹性支吊架由上卡箍、下卡箍、上卡箍硫化层、下卡箍硫化层、紧固螺母、限位块及螺栓垫片等部件组成。其中，上卡箍与上卡箍硫化层整体硫化成型，下卡箍与下卡箍硫化层、紧固螺母、限位块整体硫化成型；再通过螺栓、弹垫、平垫、垫块与紧固件相连，加以支撑、固定管路，最终满足减振、隔振及位移补偿的要求。
30.实施例性能试验结果：在性能试验中，开展支吊架的螺栓预紧力分析、刚度特性、额定载荷作用下支吊强度特性、摇摆载荷和极限载荷特性试验。
31.（1）螺栓预紧力分析整体式管路弹性支吊通过拧紧上、下卡箍连接螺栓、压缩橡胶齿来抱紧管路，防止管路串动。设置合理的螺栓预紧力十分重要：螺栓预紧力过小，橡胶齿压缩量太小，管路在承载时可能松动；螺栓预紧力过大，橡胶压缩过大，会影响隔振效果。
32.判断管路是否紧固的原则为：在拧紧上、下卡箍，支吊承受载荷后，观察上、下卡箍橡胶齿是否有压缩变形。若上、下都有压缩变形，则说明管路是紧固的；否则管路预紧力不够。
33.（2）刚度特性在螺栓预紧力基础上，对整体式管路弹性支吊架进行x向（轴向）、y向（横向）、z向
（正装，垂向受压）和z向（倒装，垂向受拉）的刚度计算，从计算结果来看，横向刚度略大于垂向刚度，而轴向刚度较小。在垂向正装受额定载荷作用时，满足设计技术指标要求。
34.（3）额定载荷作用下支吊强度特性在垂向、横向、轴向及垂向倒装额定载荷作用下，整体式管路弹性支吊架结构件和橡胶件的应力分布分情况来看。可以看出在额定载荷作用下，整体式支吊架结构件最大应力出现在连接螺栓上，连接螺栓采用的不锈钢高强度螺栓，满足要求。其余结构件为不锈钢，结构件最大应力小于材料屈服强度；橡胶件最大应力出现在上、卡箍螺栓安装部位，而选用的橡胶应力远低于扯断强度和粘合强度。此外，在不同方向载荷作用下，上下橡胶齿都受到挤压（应力都大于零），说明卡箍没有松动。因此在垂向额定载荷作用下，整体式管路弹性支吊架强度及紧固都满足要求。
35.（4）摇摆载荷在预紧力作用时，在x、z方向45
°
摇摆状态下，整体式管路弹性支吊架结构件和橡胶件的应力分布可以看出，结构件最大应力出现在上卡箍上；橡胶件最大应力出现在螺栓拧紧处，拉伸和粘合强度都满足要求。
36.在y、z方向45
°
摇摆状态下，整体式管路弹性支吊架结构件和橡胶件的应力分布可以看出，结构件最大应力出现在上卡箍上；橡胶件最大应力出现在螺栓拧紧处，拉伸和粘合强度都满足要求。
37.（5）极限载荷根据《cb/t1359-2002舰船用橡胶隔振器规范》，在垂向、横向、轴向和垂向（倒装）分别施加额定载荷，整体式管路弹性支吊架结构件和橡胶件的应力分布可以看出，在不同方向极限载荷作用下，结构件最大应力在紧固件处，强度满足要求。橡胶件最大应力出现在橡胶齿上，与金属接触部位的最大应力，拉伸和粘合强度都满足要求。
38.为确保其防腐性和耐用性，还开展了的橡胶材料性能、耐盐雾特性、蠕变特性、疲劳特性试验，均满足使用要求。
39.为确保其防腐性和耐用性，在试验室内已建好的陆上系统管网隔振试验台架上，开展橡胶材料性能试验，橡胶材料性能试验项目包含拉伸性能、金属与橡胶粘合强度、硬度等。测试前，对弹性支吊架安装状态进行了检查。检查后，确认支吊架与马脚连接螺栓紧固，上、下硫化卡箍橡胶齿均受压，管路处于紧固状态。按设计方案进行实验完毕后，通过测试数据与指标要求对比，橡胶材料性能均满足设计要求。耐盐雾特性试验参照相关标准执行。按设计方案要求的项目，试验后，橡胶材料表面未出现龟裂和剥落，橡胶与金属粘接面未出现任何剥离和损坏，结构件表面未出现明显变化，达到预期目的，满足设计要求。
40.蠕变特性试验参照相关标准执行。选取不同规格弹性支吊架，分别在额定载荷及固定时长下，观察变化情况，经过试验数据与指标要求比对，其选用的几种不同规格弹性支吊架总蠕变量均小于指标，满足设计要求。
41.疲劳特性试验参照相关标准执行，在不同规格的弹性支吊架主承载方向施加额定载荷，激振频率为支吊架垂向固有频率，按设计方案指标要求，开展相关试验，观察支吊架橡胶及结构状态。从试验结果可以推论，支吊架在高频交变载荷作用下，支吊架材料不会出现明显破坏，隔振效果和变形特性也符合设计要求，能够满足弹性支撑的需要。
42.本发明的特点：
通过整体式管路弹性支吊架的三维设计、计算、分析，以及实际试验验证，其结果表明，可实现解决舷外管路的隔振和位移补偿等问题，具有良好的隔振效果和位移补偿能力，并且兼备耐海水腐蚀性。
43.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。