超大型升降機(jī)安裝輔助工裝研究

袁博，王玲奇

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129)

超大型升降機(jī)（以下簡稱升降機(jī)）是大型船舶進(jìn)行不同甲板層間重型物資調(diào)度的關(guān)鍵設(shè)備，其靜態(tài)運(yùn)載能力達(dá)30 噸，而其組件中液壓機(jī)基座和升降機(jī)導(dǎo)軌對安裝精度要求極高，其正確可靠的安裝將直接影響升降機(jī)的使用和生命周期。升降機(jī)各組件的安裝受船舶結(jié)構(gòu)搭載、精度控制、項(xiàng)目檢驗(yàn)等多種因素影響，本文針對液壓機(jī)基座和升降機(jī)導(dǎo)軌在安裝中使用的輔助工裝即平面度加工工裝、液壓機(jī)安裝模板工裝、導(dǎo)軌固定調(diào)節(jié)工裝和導(dǎo)軌安裝測量工裝進(jìn)行研究，結(jié)合在施工過程中的經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)備安裝輔助工裝的技術(shù)重點(diǎn)進(jìn)行闡述。

1 液壓機(jī)安裝輔助工裝

液壓機(jī)長寬高約15mx1.6mx1.8m，重量較重，其基座安裝面多達(dá)26 個(gè)且為非連續(xù)安裝面，安裝面由下方焊接墊片和上方調(diào)整墊片組成，中間為斜切面。為了保證超長行程液壓組件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止因安裝面不平導(dǎo)致的油缸磨損等問題，液壓機(jī)各安裝面需要保證其平面度達(dá)到0.2mm 的高精度。為了更高效的達(dá)到工藝要求的精度，平面度加工工裝和液壓機(jī)安裝模板兩個(gè)獨(dú)立子工裝應(yīng)用于該液壓機(jī)安裝。

圖1 液壓機(jī)底座安裝面示意

1.1 平面度加工工裝

平面度加工工裝主要為了保證多塊焊接墊片上表面具有一致的平面度，以減小調(diào)節(jié)墊片的人工精加工工作量。其可以一次性加工液壓機(jī)上的所有焊接墊片，該工裝取代了現(xiàn)場人工拂配的工作，精度高，完成了斜切面一次性機(jī)加工，很大程度上提高了現(xiàn)場施工效率，保障了調(diào)節(jié)墊片拂配和最終達(dá)到安裝面精度要求。

平面度加工工裝除需保證本船液壓機(jī)焊接墊片的平面加工以外，還要考慮到其他常規(guī)結(jié)構(gòu)平面加工的需求，具有相應(yīng)的兼容性。其需要滿足如下特殊功能要求：

（1）應(yīng)適宜在船艙內(nèi)吊裝、測量定位、移位、加工，并可直接在甲板上進(jìn)行調(diào)整、固定；

（2）具有加工基座水平墊片及傾斜墊片的功能；（3）加工所有墊片過程中，移動(dòng)調(diào)整次數(shù)不超過4 次；

（4）加工精度：表面粗糙度≤Ra3.2um（銑削）；

（5）可移動(dòng)式，并固定在工件側(cè)面；

（6）可180°旋轉(zhuǎn)加工另側(cè)面工件平面；

1.1.1 平面度加工工裝組成方案

根據(jù)液壓基座平面加工要求，基座平面度輔助加工裝置主要由固定基座、升降立柱、床身轉(zhuǎn)臺(tái)方滑枕組件、動(dòng)力單元組件、橫向伺服驅(qū)動(dòng)裝置、縱向驅(qū)動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動(dòng)裝置、電控系統(tǒng)及附件等組成。整體式床身結(jié)構(gòu)可以提升銑削裝置的結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)度精度，減少變形和銑削時(shí)振動(dòng)，從而提高加工精度。

1.1.2 平面度加工工裝動(dòng)力系統(tǒng)

液壓機(jī)基座平面度輔助加工裝置的動(dòng)力系統(tǒng)各部分組成見圖2。

圖2 基座平面度輔助加工裝置組成

動(dòng)力系統(tǒng)是銑削裝置提供主切削運(yùn)動(dòng)及垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。X 向驅(qū)動(dòng)采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的橫向移動(dòng)；Y 向驅(qū)動(dòng)采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力單元縱向移動(dòng)；Z向手動(dòng)微調(diào)由絲桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)上下Z 向移動(dòng)；B 軸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力單元組件的B 軸旋轉(zhuǎn)回移。

裝置橫向床身上兩端有4 處放置激光射線水平調(diào)整裝置平臺(tái)，水平調(diào)整主要由裝置用調(diào)整墊鐵、連接等高架、螺栓固定墊板協(xié)動(dòng)調(diào)整。

1.1.3 平面度加工工裝電氣系統(tǒng)

加工裝置采用3 相四線制380V 交流供電，頻率50Hz，具有過載、短路保護(hù)功能，內(nèi)部進(jìn)行電壓變換，為控制系統(tǒng)提供220V 交流和DC24V 供電。

加工裝置有遙控和就地控制功能，采用plc 編程，可以預(yù)設(shè)作業(yè)程序自動(dòng)運(yùn)行，也可以手動(dòng)控制。

主軸可做到6 速無極變頻控制；X 軸和Y 軸伺服控制，配備Y 軸自鎖；B 軸無極調(diào)速控制，配備B 軸自鎖；Z 軸走刀器電子控制；限位功能通過光電控制。

1.2 液壓機(jī)安裝模板工裝

安裝面平面度的精度控制要求是一個(gè)雙向要求，液壓機(jī)設(shè)備本身的底座接觸面需保持高精度的平面度，且底座和經(jīng)過精加工的基座調(diào)節(jié)墊塊能接觸良好滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。液壓機(jī)由于液壓機(jī)設(shè)備本身尺寸較大，且重量較重，不利于現(xiàn)場人員施工。液壓機(jī)安裝模板工裝主要用來模擬液壓機(jī)底部基座面，以便用于調(diào)節(jié)墊片的不斷拂配和安裝面精度調(diào)節(jié)。

該工裝需有較好的剛性、質(zhì)量輕便、結(jié)構(gòu)簡單，可拆裝適用于船艙內(nèi)吊裝，其接觸面滿足0.2mm 平面度拂配精度。

1.3 液壓機(jī)安裝模板組成

安裝模板工裝采用框架結(jié)構(gòu)形式，為保證底部安裝面的較高精度，利用有限元仿真技術(shù)研究影響安裝模板底部平面度的尺度參數(shù)，為工裝的支撐位置、工裝橫向加強(qiáng)肘板數(shù)量和工裝高度提供數(shù)據(jù)支撐。

圖3 安裝模板的有限元仿真

基于液壓機(jī)底座的實(shí)際情況對安裝模板進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后完成安裝模塊設(shè)計(jì)，相對于液壓機(jī)設(shè)備本身，安裝工裝高度小，重量輕。通過在中間段的緊固件，分為兩段式進(jìn)行裝配，解決設(shè)備安裝空間狹窄、吊裝能力有限的問題。為縮短墊塊安裝面精加工周期提供了有力保證。

圖4 升降機(jī)液壓機(jī)安裝模板

2 升降機(jī)導(dǎo)軌安裝輔助工裝

升降機(jī)導(dǎo)軌的導(dǎo)軌布置在平臺(tái)的單側(cè)，共有2 列，每側(cè)導(dǎo)向采用導(dǎo)向支撐小車、縱向?qū)л喓驼w導(dǎo)軌的組合形式對平臺(tái)運(yùn)行進(jìn)行導(dǎo)向，并防止其在運(yùn)行過程中縱向和橫向晃動(dòng)。

圖5 升降機(jī)導(dǎo)軌布置示意

每根導(dǎo)軌的行程較長，拆分為3 段式進(jìn)行安裝，多列導(dǎo)軌結(jié)合多導(dǎo)向面的運(yùn)行工況對導(dǎo)軌組件的安裝提出了較高的安裝精度，其1m 高度范圍平行度需小于0.2mm，對接單列導(dǎo)軌對接部位高低差小于0.1mm。為了達(dá)到工藝要求的精度，導(dǎo)軌固定調(diào)節(jié)工裝和導(dǎo)軌安裝測量工裝兩個(gè)獨(dú)立子工裝應(yīng)用于該導(dǎo)軌組件的安裝。

2.1 導(dǎo)軌固定調(diào)節(jié)工裝

導(dǎo)軌固定調(diào)節(jié)工裝用于在導(dǎo)軌組件進(jìn)行定位和安裝精度調(diào)整過程中進(jìn)行臨時(shí)固定和微調(diào)。

調(diào)節(jié)工裝的結(jié)構(gòu)形式簡單，由槽鋼組成框架結(jié)構(gòu)，使用時(shí)將末端與船體結(jié)構(gòu)焊接牢固，依靠內(nèi)部穿入的固定螺栓與導(dǎo)軌接觸完成縱向和橫向的自由度約束。通過擰緊螺母完成導(dǎo)軌位置的臨時(shí)固定。

圖6 升降機(jī)導(dǎo)軌固定調(diào)節(jié)工裝裝配圖

2.2 導(dǎo)軌安裝測量工裝

在導(dǎo)軌的安裝精度控制過程中，需要控制導(dǎo)軌橫向?qū)蛎娴闹行木€距平臺(tái)開口橫向中心面距離誤差，可采用如下測量工裝，通過一個(gè)高精度平面與導(dǎo)軌橫向?qū)蛎娼佑|，實(shí)現(xiàn)將橫向?qū)蛎娴囊鰧?dǎo)軌外部從而進(jìn)行測量工作。

圖7 導(dǎo)軌安裝測量工裝裝配圖

工裝的技術(shù)指標(biāo)在于其用于接觸和測量的面需要保證較高的平面度。此安裝測量工裝能實(shí)現(xiàn)測量面和接觸面0.1mm 的平面度，且結(jié)構(gòu)形式簡單，易于使用。

3 結(jié)語

超大型升降機(jī)自身的超大尺寸，大噸位及高精度要求設(shè)備安裝人員必須利用各種輔助安裝工裝來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的順利安裝。同時(shí)超大型升降機(jī)屬于特種設(shè)備，其安裝及輔助工裝應(yīng)結(jié)合各項(xiàng)目實(shí)際開展分析，本文以完成實(shí)船安裝的升降機(jī)為例來分析、研究該設(shè)備的多種安裝輔助工裝的應(yīng)用，實(shí)際證明安裝輔助工裝能有效提高設(shè)備安裝的精度和效率。可為同類設(shè)備設(shè)計(jì)、制造輔助工裝提供參考經(jīng)驗(yàn)。