鉆桿吊卡絞鏈軸拆解技術(shù)研究與應(yīng)用

譚曉江，尹德森，張 川，唐偉華

（渤海鉆探工程有限公司渤海鉆探管具技術(shù)分公司萬莊項目部，河北滄州 065007）

1 吊卡結(jié)構(gòu)特征與工作原理

鉆桿吊卡以其結(jié)構(gòu)不同命名為側(cè)開（CD 型）和對開（DD型）兩大類，其中DD 型又分DDZ、DDZ（T）DD（TA）、DD（AA）等型號的系列產(chǎn)品。主要是局部結(jié)構(gòu)和承載（懸持）對象不同，以一種DDZ 型結(jié)構(gòu)類吊卡為例，對修理拆解作業(yè)中的一些技術(shù)問題、所研究的內(nèi)容加以論述。

DDZ、DDZ（T）系列型吊卡由右主體、左主體、卡頁、鎖鉤、鉸鏈軸、卡頁軸等零件組成。左、右主體通過鉸鏈軸連接；卡頁由卡頁軸固定在左主體上，并圍繞卡頁軸轉(zhuǎn)動；扭簧安裝在卡頁軸上，讓卡頁自動復(fù)位；鉸鏈軸、卡頁軸由彈性限位銷固定，拆卸較為方便；鎖鉤由鎖鉤螺栓和扭簧固定在卡頁上，在扭簧作用下緊緊地鉤住鉤緊銷，起鎖緊作用。開合時，拉動鎖鉤旋轉(zhuǎn)，鎖鉤從右主體上的鉤緊銷上脫落，繼續(xù)拉動鎖鉤，卡頁從右主體鎖緊塊上脫離，這時可以打開吊卡，進行懸持管柱的扣合或脫離作業(yè)。關(guān)閉時，用力拉動左、右主體上的手柄，卡頁和鎖鉤在扭簧作用下自動恢復(fù)原位并鎖緊，這時可以對所需懸持管柱實施起吊或下降作業(yè)。

2 存在的問題

從吊卡結(jié)構(gòu)可以看出，鉸鏈軸上方設(shè)計有一通槽，與其貫穿的彈性圓柱銷在安裝配合中形成固定，目的是限制鉸鏈軸的退出，實際上也限制了鉸鏈軸與左主體上配合孔眼間的周向旋轉(zhuǎn)運動，即將鉸鏈軸與左主體形成了固定，這種配合結(jié)構(gòu)將鉸鏈軸與配合孔眼長時間連接在一起，就會產(chǎn)生固化，加之在鉆井液的浸蝕下更加形成粘連效應(yīng)。而右主體在鉸鏈軸中間部位形成旋轉(zhuǎn)半角運動格局，一方面使活動范圍受限、不能很好形成磨合運動關(guān)系，另一方面也產(chǎn)生偏磨效應(yīng)。因此，吊卡保養(yǎng)中提出，使用一定周期后要對鉸鏈軸進行更換，但這一作業(yè)在實際中存在很大困難，不僅作業(yè)時效低，還存在很多安全風(fēng)險。作業(yè)方法也很落后，基本上采用柱銷推頂垂直向下或側(cè)向以大鐵錘撞擊、砸出的方式進行，作業(yè)風(fēng)險控制和成功效率明顯不足。

3 鉸鏈軸拆解技術(shù)研究

DDZ 系列吊卡外形多角多棱，不具規(guī)整形體，以多弧面和枝叉結(jié)構(gòu)形體為主，而這些結(jié)構(gòu)、形體以能夠承載最大負(fù)荷和以最輕的重量、最小體積、最全功能、最適宜制造工藝的理由延續(xù)或保持至今。但在一些具體的結(jié)構(gòu)中也存在不足，如鉸鏈軸拆解分體難的缺陷，給修理作業(yè)造成很大困難。

分析鉸鏈軸結(jié)構(gòu)為一直面圓柱體，與孔眼屬間隙配合，因為長期靜置和在潤滑條件差的環(huán)境中形成粘連效應(yīng)，從拆解鉸鏈軸的受力中分析，都是沿軸的正軸方向施加頂推力，讓軸孔與軸的接觸面間產(chǎn)生剪切而破壞粘連力量，依據(jù)這一理論，圍繞吊卡的奇特形狀，研究借助液壓形成更大的頂推鉸鏈軸力，只需將這種推力建立形成一種受力結(jié)構(gòu)，完全能夠適應(yīng)吊卡的多枝叉外形和偏心受力狀態(tài)。

4 液壓能拆解鉸鏈軸裝置

液壓能具有承載力大、持久性強、穩(wěn)定性好、操作省力、容易控制等優(yōu)特點，借助液壓能實現(xiàn)對鉸鏈軸的頂推作用。圍繞“羊角、牛頭”式外形，建立豎直正軸方向上的液壓頂推力，一臺直徑40 mm、行程150 mm 柱塞式頂升油缸的頂推力達20 t（196 kN），與用大鐵錘撞擊所產(chǎn)生的沖擊能量雖不能對比，但對于頂推鉸鏈軸所產(chǎn)生的效果卻大不同，在持續(xù)性力量平衡中，鉸鏈軸在不斷地退出孔眼，根據(jù)自身所處配合間隙的吸附或粘連程度建立起平衡退讓運動關(guān)系，長久的持續(xù)頂推力可將鉸鏈軸輕快地頂推出孔眼，實現(xiàn)對DDZ 系列型吊卡鉸鏈軸的液壓能機械拆解分體修理作業(yè)，進一步形成機械化、自動化操作。

液壓能機械拆解裝置的受力結(jié)構(gòu)架可多樣化設(shè)計，在此僅論述一種裝置及拆解技術(shù)和頂推原理。

如圖1 所示，拆解裝置由上、下壓杠通過兩邊鉸鏈機構(gòu)和調(diào)節(jié)絲杠連接，形成空間受力框架。調(diào)節(jié)絲杠分正反螺紋并由調(diào)節(jié)套連接為整體部件，主要承受拉力，鎖定上、下壓杠間的距離，滿足不同吊卡所需的高度調(diào)節(jié)；下壓杠與作業(yè)平臺間設(shè)計有滑動機構(gòu)，能夠在作業(yè)平臺面上沿軌道滑動，滿足吊卡體積所占空間，能精準(zhǔn)對正鉸鏈軸中心位置施加頂推力；作業(yè)平臺以平面鋼板制成，主要為裝置建立整體構(gòu)架，便于安放和移運操作。中心位有伸縮筒定位，形成支撐臺面，待拆解的吊卡放置在支撐臺形成平衡、平穩(wěn)狀態(tài)，支撐臺下部與伸縮筒組成扶正伸縮結(jié)構(gòu)，滿足調(diào)節(jié)吊卡在受力狀態(tài)下的高度平衡差，調(diào)節(jié)高度平衡差由上部手輪旋轉(zhuǎn)帶動調(diào)節(jié)絲杠與支撐臺、伸縮筒共同形成升降運動關(guān)系，主要為滿足在頂推力作用下的吊卡能夠隨上、下壓杠空間所產(chǎn)生的變形而有效調(diào)節(jié)吊卡的水平面放置狀態(tài)，進一步保證頂推油缸的力沿鉸鏈軸的正軸方向施加，不發(fā)生偏斜頂推現(xiàn)象；在支撐臺上部設(shè)計有扶正套，滿足不同規(guī)格吊卡內(nèi)孔徑的扶正效果，扶正套與吊卡內(nèi)孔徑相互配對應(yīng)用，可以更換，取放操作方便，這也是該裝置的一個多用途設(shè)計亮點；上、下壓杠間連接的調(diào)節(jié)絲杠的兩個端部采用柱銷類鉸鏈機構(gòu)，方便向兩側(cè)方向?qū)嵤﹥A倒放置，將上壓杠連接柱銷撥出即可形成對兩個調(diào)節(jié)絲杠的側(cè)向倒放，此時上壓杠處于個體單元構(gòu)件，可輕松在吊卡上平面內(nèi)取下或安放；當(dāng)整個受力框架解體后，吊卡在作業(yè)平臺上享有獨立大空間，使吊放作業(yè)方便、安全，一人開啟吊車即能輕松完成拆解、安裝的全部工作內(nèi)容。

圖1 DDZ 型吊卡拆解裝置

液壓能機械拆解裝置頂推油缸可采用傳統(tǒng)型液壓千斤頂（圖2），升級可選電動泵升壓裝置（圖3）。如能將這一拆解技術(shù)原理整合，形成專用拆解機械設(shè)備，配以更加美觀的外形和結(jié)構(gòu)成為一種產(chǎn)品，由專業(yè)廠家制造，與吊卡修理單位配套購置效果會更好。

圖2 液壓千斤頂型拆解裝置

圖3 電動泵升壓型拆解裝置

該型拆解裝置所容納的吊卡范圍大，一套裝置針對的是DDZ 系列吊卡的拆解鉸鏈軸操作，根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)廠家與使用單位間沒有形成返廠修理的狀態(tài)格局，在大部分修理單位還在延用大鐵錘撞擊軸銷的方式，推薦引用這一拆解技術(shù)及整體裝置，可以提升作業(yè)安全和效率。

5 應(yīng)用效果

液壓能拆解鉸鏈軸裝置在修理作業(yè)中得到認(rèn)可，且效益明顯，于2019 年獲渤海鉆探公司QC 一等獎。該項技術(shù)、裝置不僅解決了吊卡拆解中的困難，還解決了作業(yè)人員勞動強度大和重體力作業(yè)問題，只需一人操作電動泵控制開關(guān)，控制好壓力與頂推力的匹配關(guān)系，就能輕松、快捷地拆解吊卡鉸鏈軸。