50T柱式海洋平臺起重機回轉支承機構的研究

李曉光 張敬 徐曉波 陸洋

摘要：本文主要闡述了50T柱式海洋平臺起重機回轉支承機構的結構形式，以及MGB材料軸承的應用，為海洋平臺起重機的設計提供幫助。

關鍵詞：平臺起重機;MGB;回轉支承;徑向軸承;推力軸承

1.概述

海洋平臺起重機是廣泛應用于海上各種鉆井平臺、采油平臺、生活平臺、起重船以及其它工程船舶上的起重機，是平臺與外界及平臺內部貨物搬運的主要工具，是海洋工程中必不可少的設備之一。平臺起重機的可抗風性、耐防腐性、可維修性及安全可靠性等要求都很高。目前柱式海洋平臺起重機是各海洋平臺制造廠家所最為青睞的結構形式。本文以50T柱式海洋平臺起重機為例，對平臺起重機的回轉支承機構進行研究。

2.50T柱式海洋平臺起重機結構

50T柱式海洋平臺起重機的主體框架由一個固定中柱與可旋轉的上門架機構和下轉臺機構組成，還包括臂架、機械房、操作室、主鉤、副鉤、主起升機構、副起升機構、變幅機構等。臂架通過鉸點與下轉臺機構連接，吊桿、機械房、操作間等安裝在可旋轉的上門架結構上。在中間基柱上部和下部各有軸承抱在柱子上，上部軸承主要承受通過變幅鋼絲繩傳遞過來的拉力以及起重機旋轉部分的重力，下部的軸承主要承受通過吊臂傳過來的推力和轉動產生的摩擦力。兩個軸承本身不承受傾覆力矩，傾覆力矩基本上由中間基柱承擔。所以，只要立柱不倒起重機就不會傾覆。

起重機主要技術參數：

主鉤和副鉤最大起升高度均為90米;

主鉤起升速度為：0—21m/min;

副鉤起升速度為：0—21m/min;

主鉤在平臺內起升時，13.7米半徑范圍內，起升能力為50T，在13.7米至38.1米范圍內起升能力逐步下降，在38.1米處起升能力為17噸;

主鉤在平臺外起升時，10.7米半徑范圍內，起升能力為40T，在10.7米至38.1米范圍內起升能力逐步下降，在38.1米處起升能力為6噸。

3.回轉機構主要技術參數及組成

在功能和結構上講，回轉部位是平臺起重機最為關鍵的部位之一，它既承擔上門架機構和下轉臺機構的自重，又承擔起吊時各種組合載荷，回轉機構設計合理與否直接關系到起重機能否安全可靠地運行。

回轉機構的主要技術參數如下：

額定起重量50T（全回轉）

起重機回轉范圍360°

馬達輸出扭矩2×418N.m

回轉速度0～1RPM

制動器制動力矩2×734N.m

減速機速比243

起重機回轉支承機構分為頂部機構和底部機構兩部分，頂部機構與上門架連接，底部機構與下轉臺連接，門架與轉臺通過銷軸把合在一起。回轉機構的驅動裝置位于底部，主要由回轉馬達、回轉制動器、回轉減速機三部分組成，均固定在下轉臺之上。回轉馬達通過花鍵連接回轉制動器，回轉制動器通過花鍵把動力傳遞給回轉減速器，回轉減速器通過小齒輪與固定在中間基柱上的大齒輪配合完成回轉動作。

3.1底部回轉支承機構

3.1.1底部回轉支承機構結構形式

底部回轉支承機構主要由直通式壓注油杯、下軸承、軸承蓋板、軸承限位塊等組成。

下軸承由四塊完全一樣的MGB材料的1/4圓環對接而成，位于中間基柱與下轉臺之間，主要承擔下轉臺與中間基柱間的摩擦力。四件軸承限位塊分別焊接在轉臺內圈的四個象限位置，一方面為了方便軸承的安裝，另一方面帶動軸承與下轉臺一同旋轉。四件直通式壓注油杯分別安裝在下軸承的上方，為保證良好的潤滑效果，下軸承內圈開有橫縱互通的溝槽。

MGB材料基本參數：拉伸強度（MPa）≥70;沖擊強度（MPa）≥100;壓縮強度（MPa）≥120;使用溫度（℃）=-40～+100;極限值（MPa×m/s）=12;摩擦系數（油潤滑）=0.02～0.04。

3.1.2底部回轉支承機構的安裝

在平臺起重機整體裝配時，用吊車將下轉臺套入中間基柱，放置平穩后用相應工裝固定，保證下轉臺與中間基柱間的空隙均勻，將下軸承的四個分體分別沿軸承限位塊裝入此空隙。檢查無誤后，用螺栓將軸承蓋板與下轉臺把緊，將下軸承固定，最后將四件直通式壓注油杯分別與下軸承的四個分體安裝好。由于各軸承內圈外圈均為間隙配合，所以全程不需要加熱，安裝非常方便。

3.2頂部回轉支承機構

3.2.1頂部回轉支承機構結構形式

頂部回轉支承機構主要由直通式壓注油杯、上層徑向軸承、下層徑向軸承、推力軸承固定圈、推力軸承、徑向軸承限位塊等組成。推力軸承由四塊完全一樣的MGB材料直角形狀的滑動軸承對接而成，位于中間基柱支承座板與上門架底板之間。推力軸承固定圈焊接在上門架之上，用于固定推力軸承，并且在旋轉時帶動其與上門架一同旋轉。上層徑向軸承與下層徑向軸承均由四塊完全一樣的MGB材料的1/4圓環對接而成，徑向軸承限位塊同樣焊接在上門架內圈的四個象限位置。四件直通式壓注油杯分別安裝在上層徑向軸承之上，上層徑向軸承與下層徑向軸承內圈均開有互通的溝槽，在潤滑徑向軸承的同時，也能保證推力軸承有足夠的潤滑。

3.2.2頂部回轉支承機構的安裝

在平臺起重機整體裝配時，于中間基柱支承座板上劃出推力軸承的位置線，然后按樣線將推力軸承對接好，并用相應工裝固定。將上門架整體吊裝，放置于推力軸承之上，保證推力軸承固定圈完全套入推力軸承;用吊車扶正上門架，將下層徑向軸承的四個分體分別沿徑向軸承限位塊裝入上門架與中間基柱間的空隙;將四件直通式壓注油杯分別與上層徑向軸承的四個分體組裝好，將組裝好的上件用同樣辦法裝入上門架與中間基柱間的空隙。最后將下轉臺與上門架用銷軸把合好，安裝完畢。

4.結束語

目前國內普遍采用滾子軸承的形式，在同等的承載能力下，滾子軸承形式滾道直徑通常較大，需占用大面積空間，且在海上高鹽霧的環境下極易腐蝕，假若軸承損壞，需要將門架及下轉臺整體起吊拆卸。而該種機構形式承載力強、結構性好、故障率低、維修方便、成本低廉，很好的解決了平臺起重機回轉支承機構占用空間大、維修不便等問題，而且MGB材料的耐腐蝕能力極強，大大的增加了起重機的安全可靠性，提高了起重機的工作效率。

參考文獻：

[1]謝惠強.1100t海洋平臺起重機的回轉機構.大連華銳重工集團股份有限公司港口機械制造事業部