升降系統(tǒng)基礎(chǔ)的制作

1、升降系統(tǒng)基礎(chǔ)的制作 摘 要：升降系統(tǒng)基礎(chǔ)齒輪箱包括前面板、后面板、側(cè)面板、中間肋板、加強(qiáng)筋板和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)等單元，它是鉆井船升降系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，精度要求極高，前面板的平面度2mm，對角線距離5mm，側(cè)板與面板垂直度1.5mm，結(jié)構(gòu)總體厚度尺寸公差1mm，長度尺寸公差2mm，而且其所用的板材都比較厚，焊接量比較大，這樣對尺寸的控制增加了更多的困難。這就要求在建造過程中時刻注意尺寸變化，對下料及焊接過程中可能產(chǎn)生的變形進(jìn)行預(yù)判斷，并采取相應(yīng)的措施消除變形對尺寸帶來的影響。 關(guān)鍵字：齒輪箱；尺寸；控制 1.齒輪箱制作主要技術(shù)要求 200英尺鉆井船是海油工程首次承接的浮體項目。在全局尺寸控制的同時，不可缺

2、少的細(xì)化到每一部位、每一個制作步驟。升降系統(tǒng)基礎(chǔ)作為鉆井船最精密的部位之一，與升降底座及下滑道合攏要求嚴(yán)格，齒輪位置與齒條要求完美結(jié)合，其尺寸精度控制顯得尤其重要。齒輪箱的尺寸控制技術(shù)要求如下： 1.1前面板寬度及前后面板之間的距離公差： 1）前面板邊緣到中心線的公差1mm； 2）前后面板距離公差1mm。 1.2前面板平面度2mm。 1.3對角線距離5mm。 1.4側(cè)板與面板垂直度1.5mm。 1.5升級系統(tǒng)基礎(chǔ)與升降底座及下滑道合攏后前面板平直度2mm。 2.升降系統(tǒng)基礎(chǔ)尺寸控制的措施 為了很好地完成這項工作，我們在開始制作之前就進(jìn)行了施工分析會，對齒輪箱的制作過程中各個環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)致的分析

3、，齒輪箱的制作最大的困難就是對于尺寸的控制，其中最關(guān)鍵的又是焊接變形的控制。對可能遇到的困難一一記錄、分析，對能夠預(yù)測到的焊接變形，盡量采用“反變形”的方法，提前預(yù)留變形余量，保證焊后達(dá)到理想的效果。對于無法采用反變形進(jìn)行控制的焊接變形，我們及時與焊接人員進(jìn)行溝通，提前做好控制方法的準(zhǔn)備，最終很好地完成了齒輪箱的制作。 2.1制作精準(zhǔn)的胎架，提前為齒輪箱的尺寸控制打好堅實的基礎(chǔ) 齒輪箱為鉆井船升降的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，精度要求很高，因此，所制作的胎架必須有良好的剛性，在拼板之前必須對胎架進(jìn)行水平度的調(diào)整，使水平度的偏差不超過1mm。我們首先采用工字鋼制作了胎架的主體，為了方便調(diào)平以及剛性固定，我們在胎架

4、的上表面焊接了分布均勻的支撐板。這樣既有利于施工，又能很好的調(diào)節(jié)胎架的水平度，進(jìn)而有效地控制了齒輪箱的整體水平。 2.2 提前預(yù)測焊接變形，盡量減小焊接變形 焊接過程是一種不均勻的加熱和冷卻，是容易造成構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起變形的主要原因。焊接時，加熱是通過移動的高溫電弧熱源進(jìn)行的，因此焊縫和焊縫附近的金屬溫度很高，其余大部分金屬不受熱。受熱金屬膨脹，周圍不受熱金屬不膨脹，相當(dāng)于剛性固定。于是，受熱金屬的膨脹受到阻礙和抑制，產(chǎn)生了壓縮塑性變形。而焊完冷卻后，焊縫和焊縫附近的金屬，因收縮而變短，卻又受到周圍為受熱的金屬的限制，就使焊件產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，以致產(chǎn)生變形。 1）利用剛性固定的方法控制焊接變形

5、 焊接過程是一個不均勻受熱過程，除了遵循事先制定好的焊接程序之外還可以借助外力作用抵消鋼結(jié)構(gòu)不均勻受熱產(chǎn)生的變形，剛性固定法是利用強(qiáng)制手段來減小焊后變形的方法。 在齒輪箱的預(yù)制過程中，由于有很多的焊縫不對稱，所以控制這類焊縫的變形非常困難。等到焊接完畢，部分部件勢必向焊縫多的一側(cè)發(fā)生變形。為了減少此類焊接施工引起的變形，我們在組對的時候，提前對部件進(jìn)行了剛性固定，減少其整體的變形。 2）利用反變形的方法控制焊接變形 在裝配前估算出焊接變形的大小和方向，一般來說，當(dāng)零件長寬比大于12且長度尺寸大于5m時，焊接收縮量按長度尺寸的1/10005/1000計算。在裝配時給予構(gòu)件一個相反方向的變形，使其

6、與焊接變形相抵消。 在齒輪箱的制作過程中，我們在前面板上胎架之前，考慮到齒輪箱的上部焊接量要比下部大，焊接完成以后，齒輪箱的整體勢必要向焊縫比較密集的上部變形。所以我們在胎架找平時，對其水平度做了適當(dāng)反變形處理，使其中心比邊緣高出3mm-4mm，然后在把前面板放到胎架上進(jìn)行多點固定，在主體的焊接過程中，保證整體達(dá)到實際變形的反方向變形效果，這樣在主體焊接完畢后，把胎架上的多點固定打開以后，隨著主體的焊接應(yīng)力的消除，整體產(chǎn)生實際的收縮余量，最終達(dá)到齒輪箱整體水平度在制作要求以內(nèi)。 3）合理的安排組對、焊接順序，控制焊接變形 齒輪箱是一個復(fù)雜的構(gòu)件，制定合理的組對焊接工藝，對防止組塊變形非常重要。

7、因為隨著各個部件的裝配，截面的重心位置是不斷變化的，而且變化規(guī)律很難掌握，故采用不同的裝配焊接順序，就有不同的變形量。安排焊接順序時應(yīng)注意下列原則： a）盡量采用對稱焊接。對于具有對稱焊縫的工作，最好由成對的焊工對稱進(jìn)行焊接。這樣可以使由各焊縫所引起的變形相互抵消一部分。 b）針對齒輪箱對尺寸控制的特殊性，對尺寸控制特別嚴(yán)格，尤其是幾個軸套之間的尺寸，更是要求精確，按照方案上要求組對完軸套以后即焊接，然后再組對兩側(cè)板以及內(nèi)部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。 我們經(jīng)過分析、討論，認(rèn)為在軸套焊接時就會產(chǎn)生焊接變形，而且該變形很難預(yù)測，對后續(xù)的工作將產(chǎn)生很大的困難，所以我們在制作過程中，把軸套和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一起組對，內(nèi)部結(jié)

8、構(gòu)組對完成后，對各個結(jié)構(gòu)進(jìn)行一起焊接，為減少焊接變形，采用對稱焊接的方式，先焊接軸套，再焊接兩側(cè)板，后焊接中間肋板，最后焊接加強(qiáng)筋板。 c）對某些焊縫布置不對稱的結(jié)構(gòu)，先焊焊縫少的一側(cè)。 2.3下料、裝配過程中的尺寸精度的控制 根據(jù)升降系統(tǒng)建造的總體精度要求，將其逐級按工序進(jìn)行分解，對建造過程中的劃線精度、下料精度、裝配精度、焊接精度實施過程精度控制。齒輪箱最關(guān)鍵的尺寸就是前后面板上四個大齒輪孔和兩個小齒輪孔的劃線定位。劃線下料的精確度直接決定了整個齒輪箱的成敗。 我們經(jīng)過分析、討論，結(jié)合建造方案和施工經(jīng)驗，最后把容易產(chǎn)生變形且制作完成后容易二次切割的部件在焊接的方向加一定的余量，等到制作完成

9、后，再按照理論的數(shù)值進(jìn)行二次切割，具體實施方案如下： 前面板是整板，切割前先在數(shù)控機(jī)床的輔助下，在前面板上劃線打樣沖。所劃線包括大小圓中心線、結(jié)構(gòu)線、板中心線，確保樣沖及所劃線在整個組對過程中清晰可見。在切割時板寬度方向預(yù)留加工余量、下端也要一定的的余量只有上端是按照理論值進(jìn)行切割。主要的切割工作便是四個大齒輪孔和兩個小齒輪孔的切割。切割完成之后分別量取板的兩條對角線確保對角線距離5mm。 后面板是由兩塊pl25.5和一塊pl51的板拼接而成。其中開孔在pl51的板上，為保證后面板上開孔的直徑精度，在開孔時尺寸比設(shè)計圖紙少10mm，便于組對后進(jìn)行機(jī)加工。 參考文獻(xiàn) 1 彭方平.鋼結(jié)構(gòu)制作中防止焊接變形的實踐.安徽冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008.7.3：18 2 劉邦春.改變裝配程序.控制焊接變形.焊工之友，2002.4.2：31 3 來完