可調節型液壓缸檢修工裝的設計與應用

王寧 張浩 陳海波

摘要：為了解決海上平臺基座式起重機的變幅液壓缸發生故障后，現場無法得到快速、妥善檢修的難題;從工作原理和結構進行深入分析，設計研究了一種便攜式海上平臺基座式起重機的液壓缸檢修支架。便攜式液壓缸檢修支架包括至少2個相同前支架和至少2個相同后支架;前支架包括前支架底板、萬向腳輪、調節柱總成，調節柱總成上部連接前支架承托架總成;后支架包括后支架底板、后支架萬向腳輪、后支架承托架總成、后支架壓緊裝置等。便攜式液壓缸檢修支架的研究，成功克服了海上平臺現場無法檢修液壓缸的多種限制，得到了廣泛的應用，大提高現場維修的施工效率，節約維修成本，提高施工安全性。

關鍵詞：起重機;液壓缸;檢修支架

中圖分類號：TE952文獻標志碼：A文章編號：1009-9492（2021）12-0220-03

Design and Application of Portable Hydraulic Cylinder Maintenance Support

Wang Ning，Zhang Hao，Chen Haibo

（ CNOOC Energy Development Equipment Technology Co. ，Ltd. ，Tianjin 300452，China ）

Abstract：In order to solve the problem that the luffing hydraulic cylinder of offshore platform pedestal crane can not be repaired quickly and properly on site after failure，the design and research of a portable hydraulic cylinder maintenance support for offshore platform pedestal crane were introduced. The portable hydraulic cylinder maintenance support includes at least two identical front supports and at least two identical rear supports;the front bracket comprises a front bracket bottom plate，a universal caster and an adjusting column assembly，and the upper part of the adjusting column assembly is connected with the front bracket bracket assembly. The rear bracket includes rear bracket bottom plate，rear bracket universalcaster，rearbracketbracketassembly，rearbracketpressingdevice，etc. Theresearchofportablehydrauliccylinder maintenance support successfully overcomes various limitations of the offshore platform site can not repair the hydraulic cylinder，has been widely used，greatly improves the construction efficiency of the site maintenance，saves the maintenance cost，and improves the construction safety.

Key words：crane;hydraulic cylinder;maintenance support

0 引言

海上平臺基座式起重機[1]是海洋油田開采平臺上的關鍵設備，擔任著平臺吊運上、下人員與裝卸貨物的重任，對海上平臺的生活和生產作業提供著重要的保障。

變幅液壓缸是起重機吊臂結構與上部旋轉結構連接的重要結構部件，有著支撐吊臂實現幅度變化與起吊載荷的重要作用，同時也是海上平臺基座式起重機關鍵結構零部件之一，對設備的安全正常運轉起著至關重要。

海上平臺基座式起重機的變幅液壓缸重達2～4 t不等，在需要對其進行拆解檢修時，因海上平臺現場沒有專用的檢修支架，無法實現場檢修[2]。若使用陸地用的液壓缸檢修支架，又由于海上平臺甲板空間有限而無法放置海上平臺開展液壓缸檢修作業。因此，目前的做法只能是將備用液壓缸先運送至平臺，收稿日期：2021-05-26將待修液壓缸替換下來后，返回陸地進行檢修，完成后再次換回[3]。由此產生的施工費用較大，且需要的工期一般也較長，對海上平臺的正常作業會產生較大影響。

便攜式液壓缸檢修支架的研究將成功克服海上平臺現場無法檢修液壓缸的多種限制，使起重機關鍵結構零部件得到現場專業的檢修，大提高現場維修的施工效率，節約維修成本，提高施工安全性。

1 總體設計

便攜式液壓缸檢修支架[4]是海上平臺基座式起重機變幅液壓缸現場維修的專用裝置，如圖1所示，主要包括前支架部分和后支架部分。前支架總成包括兩個相同的前支架，主要用于對液壓缸桿的支撐和移動，同時能夠對高度進行調節。后支架部分包括兩個相同的后支架，主要用于對液壓缸筒的支撐，同時能夠對缸筒進行防旋轉和防傾覆固定[5]。

本研究針對海上基座式起重機變幅液壓缸現場檢修支架的問題，對比傳統陸地檢修支架進行了以下幾個方面的改良：（1）液壓缸檢修支架設計成前支架和后支架，前后支架體積小、重量輕，同時可實現方便快捷的拆、裝，從而達到便攜、易操作的效果;（2）整體支架研究設計成可移動、可固定的結構形式，對于平臺現場狹小空間，可發揮重要作用;（3）前后支架研究設計成一定高度范圍低可調節功能，結合上述可移動功能，變幅液壓缸在前后支架的承托下實現分離的、任意方向的、微量的、可控的調節。

2 前支架設計

前支架設計如圖2所示，前支架包括萬向腳輪、底板、調節柱總成、承托架總成。4組萬向腳輪[6]分別設置在底板下部的四角處，2組調節柱總成連接在

底板上部，承托架總成連接在2個調節柱總成上部。底板用于進行上部承載及安裝萬向腳輪，萬向腳輪通過螺栓螺母安裝于底板下部的四角處。萬向腳輪用于在液壓缸桿伸出及縮回的過程中，使前支架自由移動，并且提供持續的有效支承;這樣即便海上空間狹小，也可以實現將液壓缸在有限的空間內進行移動。而當后支架的可調地腳收起時，因前支架萬向腳輪的作用，也能夠方便的將液壓缸總成移動到任意位置，便于檢修。

2. 1調節柱總成

如圖3所示，調節柱總[7]成由下至上依次包括螺紋筒座、螺紋頂桿、鎖緊螺母、萬向球頭。兩個螺紋筒座分別通過螺栓螺母安裝于底板兩側，每個螺紋筒座設置有內螺紋。螺紋頂桿設置有與螺紋筒座的內螺紋相匹配的外螺紋，螺紋頂桿下部旋入螺紋筒座。鎖緊螺母與螺紋頂桿相配合，安裝在螺紋頂桿上。通過調整螺紋頂桿在螺紋筒座中的位置，并通過鎖緊螺母將螺紋頂桿鎖緊，可使調節柱總成實現對上部支撐液壓缸的高度進行無級調節。萬向球頭焊接或者一體成型于螺紋頂桿的頂部，萬向球頭能夠在檢修甲板不平整或有高度差時，能夠對液壓缸整體支承面提供補償，以達到液壓缸筒和液壓缸桿均勻受力且保持同心狀態[8]。

2. 2 承托架總成

如圖4所示，承托架總成包括承托底板、墊板、連接翼板。承托底板具有V 字形圖4前支架承托架總成組成截面，這樣能夠很好地對圓形截面的液壓缸結構進行固定和承托。2塊尼龍材質[9]的前支架墊板分別通過螺栓連接在承托底板上部2個平面，從而對液壓缸結構起到保護作用，以免對缸桿造成損壞。2塊連接翼板分別焊接在承托底板的兩側，每塊連接翼板通過螺栓螺母與2個調節柱總成頂部的萬向球頭固定連接。

3 后支架設計

后支架設計如圖5所示，后支架包括萬向腳輪、底板、承托架總成、活動梁總成、壓緊裝置[10]。4組萬向腳輪分別設置在底板下部的四角處，承托架總成固定連接于底板的上方。活動梁總成連接于承托架總成，活動梁總成可使底板、承托架總成、壓緊裝置整體抬高，并使萬向腳輪懸空于地面。壓緊裝置設置于承托架總成上方，可與承托架總成配合夾緊液壓缸缸筒[11]。

底板用于進行上部承載及安裝萬向腳輪，萬向腳輪通過螺栓螺母安裝于底板下部的四角處。由于海上空間狹小，需要將液壓缸在有限的空間內進行移動，萬向腳輪的設置能夠方便的將液壓缸總成移動到任意位置，便于檢修。

3. 1承托架總成

如圖6所示，后支架承托架總成包括承托底板、墊板、立板。承托底板具有V 字形截面，這樣能夠很好地對圓形截面的液壓缸結構進行固定和承托。2塊尼龍材質的墊板分別通過螺栓連接在承托底板上部2個平面，從而對液壓缸結構起到保護作用，以免對缸筒造成損壞。立板將承托底板連接于底板，立板頂端焊接于承托底板、底端焊接于底板。

3. 2 活動梁總成如圖7所示，活動梁總成包括活動梁和可調地腳，活動梁穿過立板，從而與后支架承托架總成相固定;活動梁兩端分別安裝可調地腳。通過對可調地腳的調節，可以抬高活動梁的高度，從而使后支架萬向腳輪懸空，可調地腳與地面接觸可以實現后支架固定，防止液壓缸傾覆。

3. 3 壓緊裝置

如圖8所示，壓緊裝置包括立柱、壓緊橫梁、調節螺桿、活動壓板、壓墊板。2根立柱分別支設于承托架總成，立柱底端可以通過連接板與立板焊接。2根立柱頂部連接壓緊橫梁，壓緊橫梁中部穿接豎向設置的調節螺桿，調節螺桿底端連接具有倒V 字形截面的活動壓板，活動壓板下部2個平面分別通過螺栓連接尼龍材質的壓墊板。通過旋擰調節螺桿可以調節活動壓板的高度，并通過擰緊螺桿上安裝的螺母進行定位，使倒V 字形截面的活動壓板與承托底板配合使用，將液壓缸筒抱死，防止液壓缸筒旋轉。同時配合活動梁總成的固定防傾覆，能夠在拆裝液壓缸端蓋時，使得旋擰液壓缸端蓋的作業變得非常方便。

4 啟用效果

（1）便攜式液壓缸檢修支架為分體式設計，包括2個前支架和2個后支架，前支架用于對液壓缸桿支撐和移動，后支架用于對液壓缸筒撐和移動;每個支架體積小巧，單件質量輕，只有100～120 kg，使用靈活，可以很便捷地運至海上平臺，方便在平臺上狹窄空間中使用，實現在現場檢修液壓缸。

（2）海上平臺用便攜式液壓缸檢修支架，將液壓缸檢修時的垂直伸縮變更為水平作業，并且不需要額外的起重設備配合，輔以萬向腳輪的配合，能夠充分利用平臺的狹長區域來開展檢修作業;在液壓缸的缸桿伸出及縮回過程中，前支架會隨著需要自動移動，并且提供持續的有效支承;而當后支架的可調地腳收起時，能夠方便的將液壓缸總成移動到任意位置，便于檢修。

（3）海上平臺用便攜式液壓缸檢修支架，其2個后支架具有夾緊功能和防傾覆功能，在拆裝液壓缸端蓋時，通過能夠將液壓缸鎖緊在檢修支架上，再輔以防傾覆功能的使用，使得旋擰液壓缸端蓋的作業更加高效、安全和方便[12]。

5 結束語

本研究設計從海上平臺的特殊需求出發，針對現場空間小、無起重設備配合等難點問題，提供了一種海上平臺用便攜式液壓缸檢修支架，檢修支架小巧便攜，易于操作，能夠克服海上平臺現場無法檢修液壓缸的多種限制，最終達到在海上平臺現場完成變幅液壓缸檢修的目的，大提高現場維修的施工效率，節約維修成本，提高施工安全性。

結合本文研究設計，便攜式液壓缸檢修支架使用于任何一個海上平臺，且能夠適配全部海上吊機變幅液壓缸，具有很強的推廣應用價值。

參考文獻：

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[12]秦大同，謝里陽. 現代機械設計手冊[M]. 北京：化學工業出版社，2011.

第一作者簡介：王寧（1984-），男，高級工程師，研究領域為海上平臺基座式起重機的設計、制造、維修和改造。

（編輯：刁少華）