海洋重型起重機(jī)結(jié)構(gòu)件加工策略

摘 要：

本文以一條海洋工程船的上部重型起重機(jī)為例，對(duì)重型起重機(jī)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工過程中所遇到的難點(diǎn)和重點(diǎn)問題進(jìn)行研究，對(duì)起重機(jī)整體和局部機(jī)加工策略進(jìn)行分析，制定一套合理的機(jī)加工方案，具有典型的工程實(shí)際參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：重型起重機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工；測(cè)量

前言

隨著世界海洋能源工程在深度和廣度上的發(fā)展，對(duì)海洋特種工程船舶的數(shù)量需求和技術(shù)要求迅速增長(zhǎng)，已經(jīng)成為海洋鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)中又一個(gè)重要的發(fā)展方向。海洋石油工程股份有限公司作為以設(shè)計(jì)和建造海洋平臺(tái)為主的專業(yè)化能源工程公司，近幾年業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)展。出于發(fā)展戰(zhàn)略的需要，公司建造重型起重機(jī)。

底座環(huán)與船體相連接，對(duì)整個(gè)起重機(jī)起支撐作用；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)位于底座環(huán)之上，中間用軸進(jìn)行連接，可以完成起重機(jī)360度旋轉(zhuǎn)；扒桿與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間采用銷軸連接，在一定角度內(nèi)可以自由做俯仰運(yùn)動(dòng)；A字架與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間采用銷軸進(jìn)行連接，但A字架固定于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之上，不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

1.整體機(jī)加工策略

重型起重機(jī)從整體角度來看，屬于大型機(jī)械結(jié)構(gòu)體，相對(duì)于各部件建造，裝配顯得極為重要，它是整個(gè)起重機(jī)能否正常工作的一個(gè)階段性標(biāo)志。本文所描述的起重機(jī)總重量約2400t，對(duì)于如此龐大的機(jī)械結(jié)構(gòu)體，裝配精度又相對(duì)較高的情況下，關(guān)鍵部位必須采用現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工的方法，來保證起重機(jī)裝配精度的實(shí)現(xiàn)。

在制定合理的機(jī)加工整體實(shí)施策略時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面：

1.1.各部件的使用功能

底座環(huán)是整個(gè)起重機(jī)的基礎(chǔ)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)就是通過平衡小車與其連接來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的功能，所以底座環(huán)中心孔定位的準(zhǔn)確與否，直接影響到整個(gè)起重機(jī)的工作性能，所以制定加工策略時(shí)需要重點(diǎn)考慮。A字架與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間的連接屬于剛性連接，它們之間沒有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，而且A字架與扒桿，A字架與底座環(huán)之間沒有相對(duì)的連接及定位要求，所以A字架鉸點(diǎn)孔的機(jī)加工可以放在最后。扒桿雖然與底座環(huán)和A字架沒有直接的裝配和定位關(guān)系，扒桿的偏心和角度誤差會(huì)直接影響到起重機(jī)最終的吊裝能力，所以在制定加工策略時(shí)同樣需要重點(diǎn)考慮。其他部件雖然也有加工精度的要求，但是在整體上對(duì)起重機(jī)影響不大，可以對(duì)其進(jìn)行局部考慮。

1.2.施工進(jìn)度

在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行過程中，各部件的施工進(jìn)度也是影響現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工策略的一個(gè)關(guān)鍵因素。例如：A字架的4個(gè)鉸點(diǎn)孔和與之相連接的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上下4個(gè)鉸點(diǎn)孔，兩個(gè)部件的施工進(jìn)度受到多種因素的干擾，假設(shè)A字架首先完成預(yù)制，我們就可以先對(duì)其4個(gè)鉸點(diǎn)孔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工，將機(jī)加工的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行備份，待旋轉(zhuǎn)平臺(tái)建造完成后，利用上述測(cè)量結(jié)果來指導(dǎo)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上與之相連接的4個(gè)鉸點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工。同樣，如果旋轉(zhuǎn)平臺(tái)首先完成預(yù)制，我們就可以先考慮對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工，然后再對(duì)A字架進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工。

其它次要部件的加工可以采用上述原則，按照施工進(jìn)度的先后來確定現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工的順序。

1.3.現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工難易程度

在整個(gè)起重機(jī)的建造過程中，不同的部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性各不相同，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工工裝的要求也就各不相同。對(duì)于相對(duì)要求較高，現(xiàn)場(chǎng)加工難度較大的部件，我們應(yīng)當(dāng)首先對(duì)其進(jìn)行加工，以此為基準(zhǔn)，對(duì)后續(xù)與之相配的部件進(jìn)行機(jī)加工。例如平衡小車頂部與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)底部之間的連接板機(jī)加工。相對(duì)于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，平衡小車結(jié)構(gòu)尺寸小，重量輕，可調(diào)整的范圍大，所以在對(duì)這兩個(gè)連接部件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工時(shí)，可以考慮先加工旋轉(zhuǎn)平臺(tái)底板，然后以此為基準(zhǔn)來調(diào)整平衡小車頂板的尺寸。

2.單個(gè)部件機(jī)加工策略

對(duì)于每個(gè)部件，同樣需要制定合理的機(jī)加工策略，鑒于篇幅所限，本節(jié)只對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的機(jī)加工策略進(jìn)行分析。

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上主要的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工零件，主要有：起重機(jī)中心軸孔，扒桿連接孔，A字架連接孔，上下平衡小車連接孔，絞車支撐孔等。按照旋轉(zhuǎn)平臺(tái)尺寸控制要求來分析，A字架連接孔和扒桿連接孔的定位主要參考起重機(jī)的中心軸和水平面A基準(zhǔn)，所以在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工之前，必須先對(duì)A基準(zhǔn)面進(jìn)行確定，之后所有標(biāo)高方向的尺寸控制都要以此為定位基準(zhǔn)。水平方向的尺寸都要以起重機(jī)中心為基準(zhǔn)。

基準(zhǔn)的確定是至關(guān)重要的，所以我們首先對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)中心軸孔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工，然后以此為基準(zhǔn)對(duì)其余零件進(jìn)行加工，當(dāng)然只有自身機(jī)加工要求而沒有相關(guān)聯(lián)尺寸約束的零件，我們可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇最佳時(shí)間。例如絞車支撐孔的機(jī)加工，我們只需要考慮各個(gè)絞車鉸點(diǎn)孔之間的尺寸要求，而不需要考慮其與整個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的尺寸。對(duì)于上下平衡小車連接孔的加工，我們?cè)诳紤]其與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)中心尺寸要求的同時(shí)，還需要考慮其與底座環(huán)上下軌道基面之間的尺寸精度要求。所以必要在上下軌道基面劑加工完畢后，方可對(duì)其進(jìn)行機(jī)加工。

3.結(jié)論

綜上所述，重型起重機(jī)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工策略制定的合理與否，對(duì)整個(gè)起重機(jī)能否最終實(shí)現(xiàn)其既定功能有著至關(guān)重要的作用。我們?cè)诓呗灾贫〞r(shí)，一定要充分考慮其中各個(gè)因素對(duì)整體精度的影響，制定出合理的總體實(shí)施策略，然后再對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行分解，制定單個(gè)部件的機(jī)加工方案，最終保證其能夠滿足起重機(jī)整體裝配的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王金諾. 起重運(yùn)輸機(jī)械金屬結(jié)構(gòu). 北京：中國(guó)鐵道出版社. 1984

作者簡(jiǎn)介：

蘇 健 （1983-）男，工程師，海洋石油工程股份有限公司，從事海洋工程設(shè)計(jì)和管理工作。