大型門式起重機(jī)支腿鉸點(diǎn)鏜孔的新方法

翟虎道 劉濤偉 邢衛(wèi)明

(中船第九設(shè)計(jì)院工程有限公司，上海200063)

大型門式起重機(jī)是現(xiàn)代造船廠不可或缺的寶貴資源，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響造船的效率，影響其運(yùn)行狀態(tài)的因素很多，其中支腿鉸點(diǎn)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)的安裝精度是重要影響因素之一。運(yùn)行機(jī)構(gòu)是在大型機(jī)床上加工的，其精度是可以通過(guò)機(jī)床精度有效保證，而支腿的兩個(gè)鉸點(diǎn)基距較大，需要在現(xiàn)場(chǎng)采用移動(dòng)式鏜床進(jìn)行單獨(dú)加工，屬于現(xiàn)場(chǎng)施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)，本文針對(duì)如何有效保證現(xiàn)場(chǎng)鏜孔精度進(jìn)行了探討。

1 孔精度對(duì)起重機(jī)影響

300 t以上的造船門式起重機(jī)的基距一般都在24 m以上。在現(xiàn)場(chǎng)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)與支腿的兩個(gè)鉸點(diǎn)通過(guò)鉸軸連接，鏜孔精度一般會(huì)存在以下四種情況，如圖1所示。第一種屬于正常情況，支腿的中心線與運(yùn)行機(jī)構(gòu)的中心線重合，也是最理想狀態(tài)，受力最好，運(yùn)行最可靠；其他三種屬于異常情況，兩個(gè)鉸點(diǎn)下的兩組運(yùn)行機(jī)構(gòu)可能形成八字形或向一側(cè)傾斜，支腿的中心線與運(yùn)行機(jī)構(gòu)中心線不重合，形成折角，運(yùn)行機(jī)構(gòu)與軌道產(chǎn)生夾角，運(yùn)行機(jī)構(gòu)受到附加的側(cè)向力，容易跑偏，造成運(yùn)行機(jī)構(gòu)啃軌現(xiàn)象，運(yùn)行效果不理想。

2 鏜孔加工精度的影響因素

2.1 環(huán)境因素

圖1 鏜孔精度情況圖Figure 1 Boring precision diagram

現(xiàn)場(chǎng)鏜孔均在室外進(jìn)行，需要遠(yuǎn)離振動(dòng)源，特別是土建基礎(chǔ)施工，而且必須在可靠的基礎(chǔ)上進(jìn)行鏜孔作業(yè)，避免由于振動(dòng)引起設(shè)備及夾具松動(dòng)。必須在支腿焊接工作全部完成后，在需要鏜孔的耳板處于自由狀態(tài)下進(jìn)行鏜孔，避免鏜孔后的變形。

2.2 設(shè)備因素

鉸孔開(kāi)檔一般在1.2 m以上，安裝鏜桿的支架以及鏜桿自身要有足夠的剛度；固定鏜桿的夾具必須鎖緊可靠；將鏜桿支架焊接在結(jié)構(gòu)本體上，不在耳板上，避免耳板加工過(guò)程中受外力變形；安裝用工具及測(cè)量工具須滿足安裝及測(cè)量要求，并在有效的鑒定期內(nèi)。

2.3 人員操作因素

移動(dòng)式鏜床操作具有特殊性，需要有豐富操作經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行操作，需要充分了解影響因素，熟悉加工工藝，這樣既能保證加工精度，又能提高加工效率。

3 設(shè)備安裝及工作原理

3.1 設(shè)備組成

鏜孔設(shè)備通常由驅(qū)動(dòng)部分(電機(jī)、聯(lián)軸器及減速器)、傳動(dòng)部分(萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)及鏜桿)、執(zhí)行部分(刀具)、控制部分(電氣控制系統(tǒng))、輔助部分(鏜桿支架及夾具等)組成，在現(xiàn)場(chǎng)安裝后可進(jìn)行鏜孔工作。

3.2 工作原理

驅(qū)動(dòng)部分采用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)與鏜桿進(jìn)行聯(lián)接，刀具安裝在鏜桿上的刀架上，通過(guò)動(dòng)力部分的轉(zhuǎn)動(dòng)將動(dòng)力傳遞到刀具上進(jìn)行切削加工。

4 現(xiàn)場(chǎng)鏜孔的工藝要點(diǎn)

4.1 建立平面坐標(biāo)系

建立平面坐標(biāo)系(即地樣線)，即在支腿合攏前在地面上畫出支腿擺放位置的基準(zhǔn)線，也是支腿的關(guān)鍵數(shù)據(jù)投影控制線，包括支腿的垂向中心線、鉸孔的十字中心線、合攏分段的斷口線以及支腿總長(zhǎng)度的控制基準(zhǔn)線，在各控制點(diǎn)做好永久性標(biāo)記。平面坐標(biāo)系建立后，需采用等腰三角形原理對(duì)兩個(gè)鉸孔中心位置進(jìn)行復(fù)核。平面坐標(biāo)系如圖2所示。

4.2 建立立體坐標(biāo)系

焊接完的支腿在胎架上保持水平狀態(tài)，各鉸點(diǎn)的耳板處于自由狀態(tài)，采用經(jīng)緯儀建立立體坐標(biāo)系，立體坐標(biāo)系是鏜孔加工劃線的前提。立體坐標(biāo)系包括支腿的兩個(gè)中心面Y面(平行于軌道)和Z面(垂直于軌道)，以及兩鉸孔的十字中心面X面(水平方向)和Z1、Z2面(垂直方向)。立體坐標(biāo)系如圖3所示。

圖2 平面坐標(biāo)系Figure 2 Plane coordinate system

圖3 立體坐標(biāo)系Figure 3 Three-dimensional coordinate system

支腿處于水平狀態(tài)即確定了Y面，采用經(jīng)緯儀在平面坐標(biāo)系的交點(diǎn)位置向X軸向兩側(cè)掃出X面，即鉸孔的水平面，在鉸孔的上下耳板預(yù)留孔邊分別做好洋銃標(biāo)記，其次，同法在兩個(gè)鉸點(diǎn)Y軸及平行線Y1、Y2軸延長(zhǎng)線上采用經(jīng)緯儀建立Z面以及Z1和Z2兩個(gè)平行平面，即鉸孔的垂直面，做好上下耳板的洋銃標(biāo)記。

4.3 劃鏜孔線

劃線是鏜孔的關(guān)鍵所在，劃線精度決定孔加工的精度。在兩側(cè)的鉸點(diǎn)上下耳板上進(jìn)行劃線，通過(guò)上下鉸孔的兩個(gè)垂直相交的面提取該面的相交線，即為軸孔的中心線，通過(guò)中心線在上下耳板上畫出鏜孔參考圓(大于加工孔徑5 mm以上為宜)。

4.4 安裝及調(diào)整

利用水平儀調(diào)整胎架水平，先將鏜桿的安裝支架焊接在結(jié)構(gòu)本體上，胎架宜布置在靠近兩個(gè)耳板附近，不影響安裝刀架及走刀，再安裝鏜桿、萬(wàn)向節(jié)以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。安裝完成后，需要對(duì)鏜桿進(jìn)行精度調(diào)整，主要調(diào)整鏜桿的垂直度，鏜桿對(duì)A面的垂直度是保證支腿兩個(gè)鉸點(diǎn)位置公差的前提，先進(jìn)行粗調(diào)，即通過(guò)靠尺測(cè)量鏜桿外徑距離參考圓的距離，上下耳板各取120°等分的三點(diǎn)為宜，鏜桿在上下耳板的參考圓中心即為粗調(diào)結(jié)束，其次進(jìn)行精調(diào)，建議采用精度為0.02 mm/m的框式水平儀進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后，將鏜桿支點(diǎn)進(jìn)行鎖緊，先空轉(zhuǎn)運(yùn)行，無(wú)異常后安裝刀架及刀具。

4.5 鏜孔加工

鏜孔加工前先進(jìn)行預(yù)留孔內(nèi)走刀，如果預(yù)留孔偏心過(guò)大，則為避免加工過(guò)程振刀及損壞刀具， 建議對(duì)該孔采用材質(zhì)相近的焊材進(jìn)行堆焊處理；

鏜孔過(guò)程分為三個(gè)階段，而且必須在同一個(gè)工位完成。首先是粗加工，進(jìn)刀量大，低速加工；其次是半精加工，進(jìn)刀量小，高速加工；最后是精加工，采用砂紙或油石進(jìn)行磨削加工，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的粗糙度。

因粗加工進(jìn)刀量大，阻力大，振動(dòng)明顯，為防止夾具松動(dòng)，在粗加工過(guò)程中，對(duì)鏜桿采用框式水平儀進(jìn)行一次垂直度的校核，確保鏜孔的位置精度。

鏜孔加工完成后，采用百分表對(duì)加工孔的圓度進(jìn)行測(cè)量，采用框式水平儀對(duì)孔的四個(gè)方向分別進(jìn)行測(cè)量記錄，按照框式水平儀的精度0.02 mm/m推算出兩個(gè)鉸點(diǎn)對(duì)理論中心線的位置公差，最后求出兩軸孔之間的位置公差。

5 結(jié)論

該工藝方法總結(jié)了門式起重機(jī)支腿鉸點(diǎn)鏜孔加工工藝，詳細(xì)地闡述了加工設(shè)計(jì)、原理及主要加工工藝要點(diǎn)，實(shí)踐證明該工藝方法保證了加工精度，提高了加工效率。該工藝方法也適用于室外大距離的平行孔或垂直孔。