论文部分内容阅读
【摘 要】 本文通过对臂架可伸缩、可移动、非回转的装船机的金属结构作为研究对象，通过对其结构进行载荷组合和刚度、强度的计算，以满足装船工作的需要。 结合某港口码头的装船机臂架铰点维修工程实践，对装船机臂架铰点维修过程中的技术难点、要点进行解析。
【Abstract】 This article through to the jib research object metal telescopic structure， movableshiploader， non rotating as， calculated by the structure of the combined load and stiffness， strength， in order to meet the needs of shipping. Combined with theloader boom hinge repair engineering practice of a port， carries on the analysis to the technical difficulties， shiploader boom hinge points in the repair process.
一 装船机的分类、特点与工作原理
船舶体系的大型化让装船机各个部分的尺寸都产生了变化，而且其本身复杂的设计结构也导致了应力的分布状况复杂等问题，所以当在能够满足稳定性与强度等设计条件时，应该尽可能的使自重减轻。按照装船机的特点，可以将其分为浮式、固定式与移动式；按照性能则可以将其分为直线摆动式、转盘式与弧线摆动式等等。
装船机有尾車、司机室、小车、门框、机房、臂架、运行缠绕与俯仰缠绕和溜筒等系统。其工作的原理是：通过尾车的传送将装船机在装船是所需装的物料运送到带式的输送机上，之后再由带式的输送机将其传递至头部的罩壳位置，最后经过溜筒落入到船舱当中。此类转船机的伸缩带式的输送机和大车可能移动到整个船舱的任何位置。
二 项目施工难点
1.装船机臂架连接方式仅由臂架铰点进行刚性连接，由俯仰钢丝绳进行俯仰操作，臂架铰点必须拆下后方可进行维修。
2.因装船机铰点处空间限制，臂架需抬高一定空间后，铰座才能拆下。此时又因为平衡臂架及配重的布置，结构存在失稳的可能性。
3.臂架的抬高方案选择：若用浮吊，租用成本很高，且吊装日期不能确定，严重制约施工周期；若用汽车吊，整个臂架组件总重～100t，考虑大型汽车吊场地布置及码头承载，此方案不可取；臂架拆下后，若考虑使用龙门高胎架搁置后再进行顶升，此方案成本低，施工周期不受制约，但抬升施工工序复杂、施工要求高，现场施工必须统一指挥。
4.若采用龙门高胎架布置方案，高胎架及龙门胎架的外形尺寸受码头现场限制，运输转运存在很大问题；另外高胎架、龙门胎架场地布置到位时需使用的吊装设备的选择也严重受限。
5.因码头场地有承载要求，胎架布置及吊车停放位置都必须在码头承载梁上，若胎架布置在码头轨道和基座上时，必须将胎架下方垫平，并对场地局部加强后方可施工。
三 装船机载荷的组合
3.1 装船机的工作状态
装船机的工作状态可以分为以下四种类型：
（1）当臂架水平放置时，溜筒位于最小的外伸距离和最大的外伸距离。
（2）当臂架进行上仰且行至最大角度时，溜筒处位于最小的外伸距离和最大的外伸距离。
（3）当臂架进行下俯且行至最低角度时，溜筒处位于最小的外伸距离和最大的外伸距离。
（4）当臂架进行上仰且行至安全钩的挂钩位置时，小车锚定且转船机在非工作状态下。
3.2 工况的组合 工作状况的组合可以分为无风的工作状况、有风的工作状况和暴风的工作状况（或称为非工作的工作状况）。在计算的过程中，应选取载荷组合中最危险的情况：暴风的工作工况与有风的工作工况。其计算公式如下：
（1）暴风的工作工况
（2）有风的工作工况
需要注意的是，上述公式中的风载荷Wi可以分为沿大车方向与小车方向，而移动的载荷Ka可以划分为小车处于最小外伸距离与最大外伸距离两个位置。
四 臂架及胎架布置
1.要求将臂架旋转至码头皮带机上方，两中心线需重合；
2.利用8m高胎架、1.5m/1m圆筒胎架、改制的轨道吊龙门胎架、顶升豆腐块及千斤顶按图1所示位置及要求，将臂架组件搁置水平，搁置位置需对准臂架支撑隔板处。
注意：（1）为保护码头，胎架位置需布置在码头承载梁位置，胎架底部需布置约30mm厚余料板；（2）为避免与轨道及基座干涉，胎架需利用废钢板铺平后放置到位，胎架与底部钢板需焊接牢固；同时，上部胎架与胎架之间也要按施工要求将焊缝焊接牢固；（3）在臂架与铰轴松开前，要求先将转台结构及平衡臂架上的配重块1、2一一吊下，确保上部组件重心与回转中心重合。
五 铰点拆除
1.臂架组件处于水平状态后，先将铰座垫板位置焊接好定位卡马，方便安装时快速定位，然后拆除铰点外端盖，将铰轴中心移植到铰座外端面，并用洋冲眼对此十字中心线处做好标记。
2.做好各种标记后，要求先拆除一侧压盖上的螺栓，再拆除另一侧的螺栓，最后取下压盖，此过程要求密切观察立柱组件与关节轴承是否有明显变化，否则需立刻停止拆除，重新装回压盖或拧紧螺栓。
六 铰点维修、维护
1.压盖取下后，利用胎架上32T千斤顶及豆腐块将臂架顶高680mm，见图3所示；
2.拆除关节轴承，去除油污，将压盖拆除后分别对此处超差轴孔进行堆焊修补，焊前预热温度及层间温度要求控制在110～150℃，轴孔半径方向需堆焊出～3mm厚度，堆焊过程需严格按照修补焊接工艺进行；
3.堆焊完成后，将轴孔上下结合处需打磨平整，确保压盖安装到位，根据洋冲标记确定镗孔中心，机加工确保轴孔尺寸达到图纸要求，两铰座分别做好明显标记；
4.拆除的关节轴承需进行清洗，去除油污，确保内外圈轴承转动自如。
七 铰点安装、测量、调试
1.轴孔机加工完成后，将两铰座现场安装到位，安装前需现场测量立柱架上铰座安装处垫板的平面度及高低差，并做好相应记录；
2.铰座安装到位后，需复测铰座高低差、同心度等相关尺寸，各尺寸检查无误后安装好臂架，依次吊装好转台结构、平衡臂架上的配重块，做好俯仰调试前的准备。
结束语
装船机臂架铰点维修项目，因现场施工条件严重受限，且需在短时间内完成项目维修工作，方案中涉及各环节、各工序都需考虑完善，统一协调到位。
参考文献：
[1]沈莹，王悦民.全自动双小车集装箱桥吊金属结构动态性能仿真[J].上海海事大学学报，2008.
[2]童民慧，沈卓，王悦民.长悬臂斗轮堆取料机俯仰钢结构动力特性[J].上海海事大学学报，2009.
[3] 林静，动臂式塔式起重机变倍率装置的设计[J]装备制造技术，2008.09
【Abstract】 This article through to the jib research object metal telescopic structure， movableshiploader， non rotating as， calculated by the structure of the combined load and stiffness， strength， in order to meet the needs of shipping. Combined with theloader boom hinge repair engineering practice of a port， carries on the analysis to the technical difficulties， shiploader boom hinge points in the repair process.
一 装船机的分类、特点与工作原理
船舶体系的大型化让装船机各个部分的尺寸都产生了变化，而且其本身复杂的设计结构也导致了应力的分布状况复杂等问题，所以当在能够满足稳定性与强度等设计条件时，应该尽可能的使自重减轻。按照装船机的特点，可以将其分为浮式、固定式与移动式；按照性能则可以将其分为直线摆动式、转盘式与弧线摆动式等等。
装船机有尾車、司机室、小车、门框、机房、臂架、运行缠绕与俯仰缠绕和溜筒等系统。其工作的原理是：通过尾车的传送将装船机在装船是所需装的物料运送到带式的输送机上，之后再由带式的输送机将其传递至头部的罩壳位置，最后经过溜筒落入到船舱当中。此类转船机的伸缩带式的输送机和大车可能移动到整个船舱的任何位置。
二 项目施工难点
1.装船机臂架连接方式仅由臂架铰点进行刚性连接，由俯仰钢丝绳进行俯仰操作，臂架铰点必须拆下后方可进行维修。
2.因装船机铰点处空间限制，臂架需抬高一定空间后，铰座才能拆下。此时又因为平衡臂架及配重的布置，结构存在失稳的可能性。
3.臂架的抬高方案选择：若用浮吊，租用成本很高，且吊装日期不能确定，严重制约施工周期；若用汽车吊，整个臂架组件总重～100t，考虑大型汽车吊场地布置及码头承载，此方案不可取；臂架拆下后，若考虑使用龙门高胎架搁置后再进行顶升，此方案成本低，施工周期不受制约，但抬升施工工序复杂、施工要求高，现场施工必须统一指挥。
4.若采用龙门高胎架布置方案，高胎架及龙门胎架的外形尺寸受码头现场限制，运输转运存在很大问题；另外高胎架、龙门胎架场地布置到位时需使用的吊装设备的选择也严重受限。
5.因码头场地有承载要求，胎架布置及吊车停放位置都必须在码头承载梁上，若胎架布置在码头轨道和基座上时，必须将胎架下方垫平，并对场地局部加强后方可施工。
三 装船机载荷的组合
3.1 装船机的工作状态
装船机的工作状态可以分为以下四种类型：
（1）当臂架水平放置时，溜筒位于最小的外伸距离和最大的外伸距离。
（2）当臂架进行上仰且行至最大角度时，溜筒处位于最小的外伸距离和最大的外伸距离。
（3）当臂架进行下俯且行至最低角度时，溜筒处位于最小的外伸距离和最大的外伸距离。
（4）当臂架进行上仰且行至安全钩的挂钩位置时，小车锚定且转船机在非工作状态下。
3.2 工况的组合 工作状况的组合可以分为无风的工作状况、有风的工作状况和暴风的工作状况（或称为非工作的工作状况）。在计算的过程中，应选取载荷组合中最危险的情况：暴风的工作工况与有风的工作工况。其计算公式如下：
（1）暴风的工作工况
（2）有风的工作工况
需要注意的是，上述公式中的风载荷Wi可以分为沿大车方向与小车方向，而移动的载荷Ka可以划分为小车处于最小外伸距离与最大外伸距离两个位置。
四 臂架及胎架布置
1.要求将臂架旋转至码头皮带机上方，两中心线需重合；
2.利用8m高胎架、1.5m/1m圆筒胎架、改制的轨道吊龙门胎架、顶升豆腐块及千斤顶按图1所示位置及要求，将臂架组件搁置水平，搁置位置需对准臂架支撑隔板处。
注意：（1）为保护码头，胎架位置需布置在码头承载梁位置，胎架底部需布置约30mm厚余料板；（2）为避免与轨道及基座干涉，胎架需利用废钢板铺平后放置到位，胎架与底部钢板需焊接牢固；同时，上部胎架与胎架之间也要按施工要求将焊缝焊接牢固；（3）在臂架与铰轴松开前，要求先将转台结构及平衡臂架上的配重块1、2一一吊下，确保上部组件重心与回转中心重合。
五 铰点拆除
1.臂架组件处于水平状态后，先将铰座垫板位置焊接好定位卡马，方便安装时快速定位，然后拆除铰点外端盖，将铰轴中心移植到铰座外端面，并用洋冲眼对此十字中心线处做好标记。
2.做好各种标记后，要求先拆除一侧压盖上的螺栓，再拆除另一侧的螺栓，最后取下压盖，此过程要求密切观察立柱组件与关节轴承是否有明显变化，否则需立刻停止拆除，重新装回压盖或拧紧螺栓。
六 铰点维修、维护
1.压盖取下后，利用胎架上32T千斤顶及豆腐块将臂架顶高680mm，见图3所示；
2.拆除关节轴承，去除油污，将压盖拆除后分别对此处超差轴孔进行堆焊修补，焊前预热温度及层间温度要求控制在110～150℃，轴孔半径方向需堆焊出～3mm厚度，堆焊过程需严格按照修补焊接工艺进行；
3.堆焊完成后，将轴孔上下结合处需打磨平整，确保压盖安装到位，根据洋冲标记确定镗孔中心，机加工确保轴孔尺寸达到图纸要求，两铰座分别做好明显标记；
4.拆除的关节轴承需进行清洗，去除油污，确保内外圈轴承转动自如。
七 铰点安装、测量、调试
1.轴孔机加工完成后，将两铰座现场安装到位，安装前需现场测量立柱架上铰座安装处垫板的平面度及高低差，并做好相应记录；
2.铰座安装到位后，需复测铰座高低差、同心度等相关尺寸，各尺寸检查无误后安装好臂架，依次吊装好转台结构、平衡臂架上的配重块，做好俯仰调试前的准备。
结束语
装船机臂架铰点维修项目，因现场施工条件严重受限，且需在短时间内完成项目维修工作，方案中涉及各环节、各工序都需考虑完善，统一协调到位。
参考文献：
[1]沈莹，王悦民.全自动双小车集装箱桥吊金属结构动态性能仿真[J].上海海事大学学报，2008.
[2]童民慧，沈卓，王悦民.长悬臂斗轮堆取料机俯仰钢结构动力特性[J].上海海事大学学报，2009.
[3] 林静，动臂式塔式起重机变倍率装置的设计[J]装备制造技术，2008.09