1、1升降系统基础的制作摘 要：升降系统基础齿轮箱包括前面板、后面板、侧面板、中间肋板、加强筋板和导向结构等单元，它是钻井船升降系统的关键结构，精度要求极高，前面板的平面度2mm，对角线距离5mm，侧板与面板垂直度1.5mm，结构总体厚度尺寸公差1mm，长度尺寸公差2mm，而且其所用的板材都比较厚，焊接量比较大，这样对尺寸的控制增加了更多的困难。这就要求在建造过程中时刻注意尺寸变化，对下料及焊接过程中可能产生的变形进行预判断，并采取相应的措施消除变形对尺寸带来的影响。 关键字：齿轮箱；尺寸；控制 1.齿轮箱制作主要技术要求 200 英尺钻井船是海油工程首次承接的浮体项目。在全局尺寸控制的同时，不可
2、缺少的细化到每一部位、每一个制作步骤。升降系统基础作为钻井船最精密的部位之一，与升降底座及下滑道合拢要求严格，齿轮位置与齿条要求完美结合，其尺寸精度控制显得尤其重要。齿轮箱的尺寸控制技术要求如下： 1.1 前面板宽度及前后面板之间的距离公差： 1）前面板边缘到中心线的公差1mm； 2）前后面板距离公差1mm。 1.2 前面板平面度2mm。 21.3 对角线距离5mm。 1.4 侧板与面板垂直度1.5mm。 1.5 升级系统基础与升降底座及下滑道合拢后前面板平直度2mm。 2.升降系统基础尺寸控制的措施 为了很好地完成这项工作，我们在开始制作之前就进行了施工分析会，对齿轮箱的制作过程中各个环节进
3、行了细致的分析，齿轮箱的制作最大的困难就是对于尺寸的控制，其中最关键的又是焊接变形的控制。对可能遇到的困难一一记录、分析，对能够预测到的焊接变形，尽量采用“反变形”的方法，提前预留变形余量，保证焊后达到理想的效果。对于无法采用反变形进行控制的焊接变形，我们及时与焊接人员进行沟通，提前做好控制方法的准备，最终很好地完成了齿轮箱的制作。 2.1 制作精准的胎架，提前为齿轮箱的尺寸控制打好坚实的基础 齿轮箱为钻井船升降的关键结构，精度要求很高，因此，所制作的胎架必须有良好的刚性，在拼板之前必须对胎架进行水平度的调整，使水平度的偏差不超过1mm。我们首先采用工字钢制作了胎架的主体，为了方便调平以及刚性
4、固定，我们在胎架的上表面焊接了分布均匀的支撑板。这样既有利于施工，又能很好的调节胎架的水平度，进而有效地控制了齿轮箱的整体水平。 2.2 提前预测焊接变形，尽量减小焊接变形 焊接过程是一种不均匀的加热和冷却，是容易造成构件产生内应力而引起变形的主要原因。焊接时，加热是通过移动的高温电弧热源进行的，因此焊缝和焊缝附近的金属温度很高，其余大部分金属不受热。受3热金属膨胀，周围不受热金属不膨胀，相当于刚性固定。于是，受热金属的膨胀受到阻碍和抑制，产生了压缩塑性变形。而焊完冷却后，焊缝和焊缝附近的金属，因收缩而变短，却又受到周围为受热的金属的限制，就使焊件产生了内应力，以致产生变形。 1）利用刚性固定
5、的方法控制焊接变形 焊接过程是一个不均匀受热过程，除了遵循事先制定好的焊接程序之外还可以借助外力作用抵消钢结构不均匀受热产生的变形，刚性固定法是利用强制手段来减小焊后变形的方法。 在齿轮箱的预制过程中，由于有很多的焊缝不对称，所以控制这类焊缝的变形非常困难。等到焊接完毕，部分部件势必向焊缝多的一侧发生变形。为了减少此类焊接施工引起的变形，我们在组对的时候，提前对部件进行了刚性固定，减少其整体的变形。 2）利用反变形的方法控制焊接变形 在装配前估算出焊接变形的大小和方向，一般来说，当零件长宽比大于 12 且长度尺寸大于 5m 时，焊接收缩量按长度尺寸的1/10005/1000 计算。在装配时给予
6、构件一个相反方向的变形，使其与焊接变形相抵消。 在齿轮箱的制作过程中，我们在前面板上胎架之前，考虑到齿轮箱的上部焊接量要比下部大，焊接完成以后，齿轮箱的整体势必要向焊缝比较密集的上部变形。所以我们在胎架找平时，对其水平度做了适当反变形处理，使其中心比边缘高出 3mm-4mm，然后在把前面板放到胎架上进行多点固定，在主体的焊接过程中，保证整体达到实际变形的反方向变4形效果，这样在主体焊接完毕后，把胎架上的多点固定打开以后，随着主体的焊接应力的消除，整体产生实际的收缩余量，最终达到齿轮箱整体水平度在制作要求以内。 3）合理的安排组对、焊接顺序，控制焊接变形 齿轮箱是一个复杂的构件，制定合理的组对焊
7、接工艺，对防止组块变形非常重要。因为随着各个部件的装配，截面的重心位置是不断变化的，而且变化规律很难掌握，故采用不同的装配焊接顺序，就有不同的变形量。安排焊接顺序时应注意下列原则： a）尽量采用对称焊接。对于具有对称焊缝的工作，最好由成对的焊工对称进行焊接。这样可以使由各焊缝所引起的变形相互抵消一部分。 b）针对齿轮箱对尺寸控制的特殊性，对尺寸控制特别严格，尤其是几个轴套之间的尺寸，更是要求精确，按照方案上要求组对完轴套以后即焊接，然后再组对两侧板以及内部加强结构。 我们经过分析、讨论，认为在轴套焊接时就会产生焊接变形，而且该变形很难预测，对后续的工作将产生很大的困难，所以我们在制作过程中，把
8、轴套和其内部结构一起组对，内部结构组对完成后，对各个结构进行一起焊接，为减少焊接变形，采用对称焊接的方式，先焊接轴套，再焊接两侧板，后焊接中间肋板，最后焊接加强筋板。 c）对某些焊缝布置不对称的结构，先焊焊缝少的一侧。 2.3 下料、装配过程中的尺寸精度的控制 根据升降系统建造的总体精度要求，将其逐级按工序进行分解，对建造过程中的划线精度、下料精度、装配精度、焊接精度实施过程精度5控制。齿轮箱最关键的尺寸就是前后面板上四个大齿轮孔和两个小齿轮孔的划线定位。划线下料的精确度直接决定了整个齿轮箱的成败。 我们经过分析、讨论，结合建造方案和施工经验，最后把容易产生变形且制作完成后容易二次切割的部件在
9、焊接的方向加一定的余量，等到制作完成后，再按照理论的数值进行二次切割，具体实施方案如下： 前面板是整板，切割前先在数控机床的辅助下，在前面板上划线打样冲。所划线包括大小圆中心线、结构线、板中心线，确保样冲及所划线在整个组对过程中清晰可见。在切割时板宽度方向预留加工余量、下端也要一定的的余量只有上端是按照理论值进行切割。主要的切割工作便是四个大齿轮孔和两个小齿轮孔的切割。切割完成之后分别量取板的两条对角线确保对角线距离5mm。 后面板是由两块 PL25.5 和一块 PL51 的板拼接而成。其中开孔在PL51 的板上，为保证后面板上开孔的直径精度，在开孔时尺寸比设计图纸少 10mm，便于组对后进行机加工。 参考文献 1 彭方平.钢结构制作中防止焊接变形的实践.安徽冶金职业技术学院学报，2008.7.3：18 2 刘邦春.改变装配程序.控制焊接变形.焊工之友，2002.4.2：31 3 来完林、武清茹.浅谈钢结构的焊接变形.山西建筑， 2001.8.4：27 4 刘欣、许建亚、秦伟丰.焊接变形的控制.山西机械，2000.2 5 朱江编译.焊接变形的控制和预防.电焊机， 2009.8.8：39 6【文章编号】1006-2688（2013）04-0037-02
