可調(diào)節(jié)型液壓缸檢修工裝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王寧 張浩 陳海波

摘要：為了解決海上平臺(tái)基座式起重機(jī)的變幅液壓缸發(fā)生故障后，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法得到快速、妥善檢修的難題;從工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，設(shè)計(jì)研究了一種便攜式海上平臺(tái)基座式起重機(jī)的液壓缸檢修支架。便攜式液壓缸檢修支架包括至少2個(gè)相同前支架和至少2個(gè)相同后支架;前支架包括前支架底板、萬(wàn)向腳輪、調(diào)節(jié)柱總成，調(diào)節(jié)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(wàn)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(tái)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法檢修液壓缸的多種限制，得到了廣泛的應(yīng)用，大提高現(xiàn)場(chǎng)維修的施工效率，節(jié)約維修成本，提高施工安全性。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);液壓缸;檢修支架

中圖分類號(hào)：TE952文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：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(tái)基座式起重機(jī)[1]是海洋油田開(kāi)采平臺(tái)上的關(guān)鍵設(shè)備，擔(dān)任著平臺(tái)吊運(yùn)上、下人員與裝卸貨物的重任，對(duì)海上平臺(tái)的生活和生產(chǎn)作業(yè)提供著重要的保障。

變幅液壓缸是起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)與上部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連接的重要結(jié)構(gòu)部件，有著支撐吊臂實(shí)現(xiàn)幅度變化與起吊載荷的重要作用，同時(shí)也是海上平臺(tái)基座式起重機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)零部件之一，對(duì)設(shè)備的安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要。

海上平臺(tái)基座式起重機(jī)的變幅液壓缸重達(dá)2～4 t不等，在需要對(duì)其進(jìn)行拆解檢修時(shí)，因海上平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有專用的檢修支架，無(wú)法實(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢修[2]。若使用陸地用的液壓缸檢修支架，又由于海上平臺(tái)甲板空間有限而無(wú)法放置海上平臺(tái)開(kāi)展液壓缸檢修作業(yè)。因此，目前的做法只能是將備用液壓缸先運(yùn)送至平臺(tái)，收稿日期：2021-05-26將待修液壓缸替換下來(lái)后，返回陸地進(jìn)行檢修，完成后再次換回[3]。由此產(chǎn)生的施工費(fèi)用較大，且需要的工期一般也較長(zhǎng)，對(duì)海上平臺(tái)的正常作業(yè)會(huì)產(chǎn)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(tái)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法檢修液壓缸的多種限制，使起重機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)零部件得到現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)的檢修，大提高現(xiàn)場(chǎng)維修的施工效率，節(jié)約維修成本，提高施工安全性。

1 總體設(shè)計(jì)

便攜式液壓缸檢修支架[4]是海上平臺(tái)基座式起重機(jī)變幅液壓缸現(xiàn)場(chǎng)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(gè)相同的前支架，主要用于對(duì)液壓缸桿的支撐和移動(dòng)，同時(shí)能夠?qū)Ω叨冗M(jìn)行調(diào)節(jié)。后支架部分包括兩個(gè)相同的后支架，主要用于對(duì)液壓缸筒的支撐，同時(shí)能夠?qū)Ω淄策M(jìn)行防旋轉(zhuǎn)和防傾覆固定[5]。

本研究針對(duì)海上基座式起重機(jī)變幅液壓缸現(xiàn)場(chǎng)檢修支架的問(wèn)題，對(duì)比傳統(tǒng)陸地檢修支架進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的改良：（1）液壓缸檢修支架設(shè)計(jì)成前支架和后支架，前后支架體積小、重量輕，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)方便快捷的拆、裝，從而達(dá)到便攜、易操作的效果;（2）整體支架研究設(shè)計(jì)成可移動(dòng)、可固定的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)狹小空間，可發(fā)揮重要作用;（3）前后支架研究設(shè)計(jì)成一定高度范圍低可調(diào)節(jié)功能，結(jié)合上述可移動(dòng)功能，變幅液壓缸在前后支架的承托下實(shí)現(xiàn)分離的、任意方向的、微量的、可控的調(diào)節(jié)。

2 前支架設(shè)計(jì)

前支架設(shè)計(jì)如圖2所示，前支架包括萬(wàn)向腳輪、底板、調(diào)節(jié)柱總成、承托架總成。4組萬(wàn)向腳輪[6]分別設(shè)置在底板下部的四角處，2組調(diào)節(jié)柱總成連接在

底板上部，承托架總成連接在2個(gè)調(diào)節(jié)柱總成上部。底板用于進(jìn)行上部承載及安裝萬(wàn)向腳輪，萬(wàn)向腳輪通過(guò)螺栓螺母安裝于底板下部的四角處。萬(wàn)向腳輪用于在液壓缸桿伸出及縮回的過(guò)程中，使前支架自由移動(dòng)，并且提供持續(xù)的有效支承;這樣即便海上空間狹小，也可以實(shí)現(xiàn)將液壓缸在有限的空間內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。而當(dāng)后支架的可調(diào)地腳收起時(shí)，因前支架萬(wàn)向腳輪的作用，也能夠方便的將液壓缸總成移動(dòng)到任意位置，便于檢修。

2. 1調(diào)節(jié)柱總成

如圖3所示，調(diào)節(jié)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(wàn)向球頭。兩個(gè)螺紋筒座分別通過(guò)螺栓螺母安裝于底板兩側(cè)，每個(gè)螺紋筒座設(shè)置有內(nèi)螺紋。螺紋頂桿設(shè)置有與螺紋筒座的內(nèi)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(guò)調(diào)整螺紋頂桿在螺紋筒座中的位置，并通過(guò)鎖緊螺母將螺紋頂桿鎖緊，可使調(diào)節(jié)柱總成實(shí)現(xiàn)對(duì)上部支撐液壓缸的高度進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。萬(wàn)向球頭焊接或者一體成型于螺紋頂桿的頂部，萬(wàn)向球頭能夠在檢修甲板不平整或有高度差時(shí)，能夠?qū)σ簤焊渍w支承面提供補(bǔ)償，以達(dá)到液壓缸筒和液壓缸桿均勻受力且保持同心狀態(tài)[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(duì)圓形截面的液壓缸結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定和承托。2塊尼龍材質(zhì)[9]的前支架墊板分別通過(guò)螺栓連接在承托底板上部2個(gè)平面，從而對(duì)液壓缸結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，以免對(duì)缸桿造成損壞。2塊連接翼板分別焊接在承托底板的兩側(cè)，每塊連接翼板通過(guò)螺栓螺母與2個(gè)調(diào)節(jié)柱總成頂部的萬(wàn)向球頭固定連接。

3 后支架設(shè)計(jì)

后支架設(shè)計(jì)如圖5所示，后支架包括萬(wàn)向腳輪、底板、承托架總成、活動(dòng)梁總成、壓緊裝置[10]。4組萬(wàn)向腳輪分別設(shè)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?；顒?dòng)梁總成連接于承托架總成，活動(dòng)梁總成可使底板、承托架總成、壓緊裝置整體抬高，并使萬(wàn)向腳輪懸空于地面。壓緊裝置設(shè)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(jìn)行上部承載及安裝萬(wàn)向腳輪，萬(wàn)向腳輪通過(guò)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(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，萬(wàn)向腳輪的設(shè)置能夠方便的將液壓缸總成移動(dòng)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(duì)圓形截面的液壓缸結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定和承托。2塊尼龍材質(zhì)的墊板分別通過(guò)螺栓連接在承托底板上部2個(gè)平面，從而對(duì)液壓缸結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，以免對(duì)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(dòng)梁總成如圖7所示，活動(dòng)梁總成包括活動(dòng)梁和可調(diào)地腳，活動(dòng)梁穿過(guò)立板，從而與后支架承托架總成相固定;活動(dòng)梁兩端分別安裝可調(diào)地腳。通過(guò)對(duì)可調(diào)地腳的調(diào)節(jié)，可以抬高活動(dòng)梁的高度，從而使后支架萬(wàn)向腳輪懸空，可調(diào)地腳與地面接觸可以實(shí)現(xiàn)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(diào)節(jié)螺桿、活動(dòng)壓板、壓墊板。2根立柱分別支設(shè)于承托架總成，立柱底端可以通過(guò)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(shè)置的調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿底端連接具有倒V 字形截面的活動(dòng)壓板，活動(dòng)壓板下部2個(gè)平面分別通過(guò)螺栓連接尼龍材質(zhì)的壓墊板。通過(guò)旋擰調(diào)節(jié)螺桿可以調(diào)節(jié)活動(dòng)壓板的高度，并通過(guò)擰緊螺桿上安裝的螺母進(jìn)行定位，使倒V 字形截面的活動(dòng)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(zhuǎn)。同時(shí)配合活動(dòng)梁總成的固定防傾覆，能夠在拆裝液壓缸端蓋時(shí)，使得旋擰液壓缸端蓋的作業(yè)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(shè)計(jì)，包括2個(gè)前支架和2個(gè)后支架，前支架用于對(duì)液壓缸桿支撐和移動(dòng)，后支架用于對(duì)液壓缸筒撐和移動(dòng);每個(gè)支架體積小巧，單件質(zhì)量輕，只有100～120 kg，使用靈活，可以很便捷地運(yùn)至海上平臺(tái)，方便在平臺(tái)上狹窄空間中使用，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)檢修液壓缸。

（2）海上平臺(tái)用便攜式液壓缸檢修支架，將液壓缸檢修時(shí)的垂直伸縮變更為水平作業(yè)，并且不需要額外的起重設(shè)備配合，輔以萬(wàn)向腳輪的配合，能夠充分利用平臺(tái)的狹長(zhǎng)區(qū)域來(lái)開(kāi)展檢修作業(yè);在液壓缸的缸桿伸出及縮回過(guò)程中，前支架會(huì)隨著需要自動(dòng)移動(dòng)，并且提供持續(xù)的有效支承;而當(dāng)后支架的可調(diào)地腳收起時(shí)，能夠方便的將液壓缸總成移動(dòng)到任意位置，便于檢修。

（3）海上平臺(tái)用便攜式液壓缸檢修支架，其2個(gè)后支架具有夾緊功能和防傾覆功能，在拆裝液壓缸端蓋時(shí)，通過(guò)能夠?qū)⒁簤焊祖i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(yè)更加高效、安全和方便[12]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本研究設(shè)計(jì)從海上平臺(tái)的特殊需求出發(fā)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空間小、無(wú)起重設(shè)備配合等難點(diǎn)問(wèn)題，提供了一種海上平臺(tái)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(tái)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法檢修液壓缸的多種限制，最終達(dá)到在海上平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)完成變幅液壓缸檢修的目的，大提高現(xiàn)場(chǎng)維修的施工效率，節(jié)約維修成本，提高施工安全性。

結(jié)合本文研究設(shè)計(jì)，便攜式液壓缸檢修支架使用于任何一個(gè)海上平臺(tái)，且能夠適配全部海上吊機(jī)變幅液壓缸，具有很強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所編輯部. APISpec 2C 海上基座式起重機(jī)（第7版）[M]. 石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究，2012.

[2]張明本，張玉明. 工程機(jī)械液壓缸維修要點(diǎn)[J]. 工程機(jī)械與維修，2019（3）：61.

[3]李家好. 論液壓支架結(jié)構(gòu)與檢修方式[J]. 科技視界，2014（3）：2.

[4]馬永剛，方蘇毅，朱發(fā)新，等. 一種船用噴油泵導(dǎo)程套筒拆裝專用工具設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械工程師，2019（9）：3.

[5]羅廷文. SZ36-1CEP 平臺(tái)起重機(jī)液壓缸解體存在的問(wèn)題和改進(jìn)措施[J ]. 船海工程，2014，43（5）：31-32.

[6]張克貴. 浮動(dòng)式萬(wàn)向輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械工程師，2006，（10）：104-105.

[7]姜仁坤，賈春強(qiáng)，丁少華，等. 液壓支架立柱及千斤頂內(nèi)螺紋導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 煤礦機(jī)械，2010，31（8）：48-49.

[8]全國(guó)螺紋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). 公制、美制和英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)[M ]. 3版. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009

[9]姚鴻德. 尼龍材料的改性動(dòng)向[J]. 上海塑料，2002（1）：3.

[10]許炎午. 典型零件的批量銑削夾具設(shè)計(jì)[J]. 科技資訊，2014（4）：2.

[11]徐格寧. 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[12]秦大同，謝里陽(yáng). 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

第一作者簡(jiǎn)介：王寧（1984-），男，高級(jí)工程師，研究領(lǐng)域?yàn)楹Ｉ掀脚_(tái)基座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、維修和改造。

（編輯：刁少華）