可调节型液压缸检修工装的设计与应用

王宁 张浩 陈海波

摘要：为了解决海上平台基座式起重机的变幅液压缸发生故障后，现场无法得到快速、妥善检修的难题;从工作原理和结构进行深入分析，设计研究了一种便携式海上平台基座式起重机的液压缸检修支架。便携式液压缸检修支架包括至少2个相同前支架和至少2个相同后支架;前支架包括前支架底板、万向脚轮、调节柱总成，调节柱总成上部连接前支架承托架总成;后支架包括后支架底板、后支架万向脚轮、后支架承托架总成、后支架压紧装置等。便携式液压缸检修支架的研究，成功克服了海上平台现场无法检修液压缸的多种限制，得到了广泛的应用，大提高现场维修的施工效率，节约维修成本，提高施工安全性。

关键词：起重机;液压缸;检修支架

中图分类号：TE952文献标志码：A文章编号：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

海上平台基座式起重机[1]是海洋油田开采平台上的关键设备，担任着平台吊运上、下人员与装卸货物的重任，对海上平台的生活和生产作业提供着重要的保障。

变幅液压缸是起重機吊臂结构与上部旋转结构连接的重要结构部件，有着支撑吊臂实现幅度变化与起吊载荷的重要作用，同时也是海上平台基座式起重机关键结构零部件之一，对设备的安全正常运转起着至关重要。

海上平台基座式起重机的变幅液压缸重达2～4 t不等，在需要对其进行拆解检修时，因海上平台现场没有专用的检修支架，无法实现场检修[2]。若使用陆地用的液压缸检修支架，又由于海上平台甲板空间有限而无法放置海上平台开展液压缸检修作业。因此，目前的做法只能是将备用液压缸先运送至平台，收稿日期：2021-05-26将待修液压缸替换下来后，返回陆地进行检修，完成后再次换回[3]。由此产生的施工费用较大，且需要的工期一般也较长，对海上平台的正常作业会产生较大影响。

便携式液压缸检修支架的研究将成功克服海上平台现场无法检修液压缸的多种限制，使起重机关键结构零部件得到现场专业的检修，大提高现场维修的施工效率，节约维修成本，提高施工安全性。

1 总体设计

便携式液压缸检修支架[4]是海上平台基座式起重机变幅液压缸现场维修的专用装置，如图1所示，主要包括前支架部分和后支架部分。前支架总成包括两个相同的前支架，主要用于对液压缸杆的支撑和移动，同时能够对高度进行调节。后支架部分包括两个相同的后支架，主要用于对液压缸筒的支撑，同时能够对缸筒进行防旋转和防倾覆固定[5]。

本研究针对海上基座式起重机变幅液压缸现场检修支架的问题，对比传统陆地检修支架进行了以下几个方面的改良：（1）液压缸检修支架设计成前支架和后支架，前后支架体积小、重量轻，同时可实现方便快捷的拆、装，从而达到便携、易操作的效果;（2）整体支架研究设计成可移动、可固定的结构形式，对于平台现场狭小空间，可发挥重要作用;（3）前后支架研究设计成一定高度范围低可调节功能，结合上述可移动功能，变幅液压缸在前后支架的承托下实现分离的、任意方向的、微量的、可控的调节。

2 前支架设计

前支架设计如图2所示，前支架包括万向脚轮、底板、调节柱总成、承托架总成。4组万向脚轮[6]分别设置在底板下部的四角处，2组调节柱总成连接在

底板上部，承托架总成连接在2个调节柱总成上部。底板用于进行上部承载及安装万向脚轮，万向脚轮通过螺栓螺母安装于底板下部的四角处。萬向脚轮用于在液压缸杆伸出及缩回的过程中，使前支架自由移动，并且提供持续的有效支承;这样即便海上空间狭小，也可以实现将液压缸在有限的空间内进行移动。而当后支架的可调地脚收起时，因前支架万向脚轮的作用，也能够方便的将液压缸总成移动到任意位置，便于检修。

2. 1调节柱总成

如图3所示，调节柱总[7]成由下至上依次包括螺纹筒座、螺纹顶杆、锁紧螺母、万向球头。两个螺纹筒座分别通过螺栓螺母安装于底板两侧，每个螺纹筒座设置有内螺纹。螺纹顶杆设置有与螺纹筒座的内螺纹相匹配的外螺纹，螺纹顶杆下部旋入螺纹筒座。锁紧螺母与螺纹顶杆相配合，安装在螺纹顶杆上。通过调整螺纹顶杆在螺纹筒座中的位置，并通过锁紧螺母将螺纹顶杆锁紧，可使调节柱总成实现对上部支撑液压缸的高度进行无级调节。万向球头焊接或者一体成型于螺纹顶杆的顶部，万向球头能够在检修甲板不平整或有高度差时，能够对液压缸整体支承面提供补偿，以达到液压缸筒和液压缸杆均匀受力且保持同心状态[8]。

2. 2 承托架总成

如图4所示，承托架总成包括承托底板、垫板、连接翼板。承托底板具有V 字形图4前支架承托架总成组成截面，这样能够很好地对圆形截面的液压缸结构进行固定和承托。2块尼龙材质[9]的前支架垫板分别通过螺栓连接在承托底板上部2个平面，从而对液压缸结构起到保护作用，以免对缸杆造成损坏。2块连接翼板分别焊接在承托底板的两侧，每块连接翼板通过螺栓螺母与2个调节柱总成顶部的万向球头固定连接。

3 后支架设计

后支架设计如图5所示，后支架包括万向脚轮、底板、承托架总成、活动梁总成、压紧装置[10]。4组万向脚轮分别设置在底板下部的四角处，承托架总成固定连接于底板的上方。活动梁总成连接于承托架总成，活动梁总成可使底板、承托架总成、压紧装置整体抬高，并使万向脚轮悬空于地面。压紧装置设置于承托架总成上方，可与承托架总成配合夹紧液压缸缸筒[11]。

底板用于进行上部承载及安装万向脚轮，万向脚轮通过螺栓螺母安装于底板下部的四角处。由于海上空间狭小，需要将液压缸在有限的空间内进行移动，万向脚轮的设置能够方便的将液压缸总成移动到任意位置，便于检修。

3. 1承托架总成

如图6所示，后支架承托架总成包括承托底板、垫板、立板。承托底板具有V 字形截面，这样能够很好地对圆形截面的液压缸结构进行固定和承托。2块尼龙材质的垫板分别通过螺栓连接在承托底板上部2个平面，从而对液压缸结构起到保护作用，以免对缸筒造成损坏。立板将承托底板连接于底板，立板顶端焊接于承托底板、底端焊接于底板。

3. 2 活动梁总成如图7所示，活动梁总成包括活动梁和可调地脚，活动梁穿过立板，从而与后支架承托架总成相固定;活动梁两端分别安装可调地脚。通过对可调地脚的调节，可以抬高活动梁的高度，从而使后支架万向脚轮悬空，可调地脚与地面接触可以实现后支架固定，防止液压缸倾覆。

3. 3 压紧装置

如图8所示，压紧装置包括立柱、压紧横梁、调节螺杆、活动压板、压垫板。2根立柱分别支设于承托架总成，立柱底端可以通过连接板与立板焊接。2根立柱顶部连接压紧横梁，压紧横梁中部穿接竖向设置的调节螺杆，调节螺杆底端连接具有倒V 字形截面的活动压板，活动压板下部2个平面分别通过螺栓连接尼龙材质的压垫板。通过旋拧调节螺杆可以调节活动压板的高度，并通过拧紧螺杆上安装的螺母进行定位，使倒V 字形截面的活动压板与承托底板配合使用，将液压缸筒抱死，防止液压缸筒旋转。同时配合活动梁总成的固定防倾覆，能够在拆装液压缸端盖时，使得旋拧液压缸端盖的作业变得非常方便。

4 启用效果

（1）便携式液压缸检修支架为分体式设计，包括2个前支架和2个后支架，前支架用于对液压缸杆支撑和移动，后支架用于对液压缸筒撑和移动;每个支架体积小巧，单件质量轻，只有100～120 kg，使用灵活，可以很便捷地运至海上平台，方便在平台上狭窄空间中使用，实现在现场检修液压缸。

（2）海上平台用便携式液压缸检修支架，将液压缸检修时的垂直伸缩变更为水平作业，并且不需要额外的起重设备配合，辅以万向脚轮的配合，能够充分利用平台的狭长区域来开展检修作业;在液压缸的缸杆伸出及缩回过程中，前支架会随着需要自动移动，并且提供持续的有效支承;而当后支架的可调地脚收起时，能够方便的将液压缸总成移动到任意位置，便于检修。

（3）海上平台用便携式液压缸检修支架，其2个后支架具有夹紧功能和防倾覆功能，在拆装液压缸端盖时，通过能够将液压缸锁紧在检修支架上，再辅以防倾覆功能的使用，使得旋拧液压缸端盖的作业更加高效、安全和方便[12]。

5 结束语

本研究设计从海上平台的特殊需求出发，针对现场空间小、无起重设备配合等难点问题，提供了一种海上平台用便携式液压缸检修支架，检修支架小巧便携，易于操作，能够克服海上平台现场无法检修液压缸的多种限制，最终达到在海上平台现场完成变幅液压缸检修的目的，大提高现场维修的施工效率，节约维修成本，提高施工安全性。

结合本文研究设计，便携式液压缸检修支架使用于任何一个海上平台，且能够适配全部海上吊机变幅液压缸，具有很强的推广应用价值。

参考文献：

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[4]马永刚，方苏毅，朱发新，等. 一种船用喷油泵导程套筒拆装专用工具设计[J]. 机械工程师，2019（9）：3.

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[8]全国螺纹标准化技术委员会. 公制、美制和英制螺纹标准手册[M ]. 3版. 北京：中国标准出版社，2009

[9]姚鸿德. 尼龙材料的改性动向[J]. 上海塑料，2002（1）：3.

[10]许炎午. 典型零件的批量铣削夹具设计[J]. 科技资讯，2014（4）：2.

[11]徐格宁. 机械装备金属结构设计[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[12]秦大同，谢里阳. 现代机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2011.

第一作者简介：王宁（1984-），男，高级工程师，研究领域为海上平台基座式起重机的设计、制造、维修和改造。

（编辑：刁少华）