解析絞吸挖泥船橋架維修耳軸裝備與使用

孔華杰 李杰

摘 要：絞吸挖泥船裝機功率越來越大，導致橋架系統的結構越來越強，因此橋架的重量越來越重，定期檢驗橋架耳軸的使用情況和維修便成為一個巨大的難題。當橋架系統設計配備維修耳軸時，可以便捷地進行橋架維修。本文主要闡述了橋架維修耳軸設計過程中的控制要點和使用過程中注意的事項。

關鍵詞：橋架系統;維修耳軸;橋架耳軸

隨著我國疏浚行業裝備規模越來越大，更多的大型和重型絞吸式挖泥船陸續裝備，我國在疏浚裝備的建造和使用上已經處于世界第一梯隊。絞吸式挖泥船的施工環境惡劣，主要施工設備都需要定期進行檢查和更換備件，因此如何高效安全地進行維護保養及維修作業也成為疏浚行業的一個難題。

對于絞吸式挖泥船的橋架來說，橋架耳軸系統的定期檢查和保養是非常必要的，但是由于橋架重量動輒幾百噸上千噸，一般修理廠很難具備如此的起重能力，因此橋架耳軸系統難以進行定期維護檢查，都是壞了在進塢維修。即便是橋架耳軸結構損壞，需要維修，船廠也都是制作龐大數量的工裝來拆解橋架耳軸系統，工作量很大，成本高。

1 橋架系統介紹

橋架為用于安裝絞刀、絞刀驅動裝置和吸泥管線的結構物，通常位于船體凹槽內，一端鉸接在船體上，另一端通過滑輪和橋架鋼纜懸掛在橋架吊架上。橋架通常設計為繞耳軸轉動，以滿足絞吸式挖泥船的最小挖深和最大挖深的要求。在船舶航行時，橋架兩側的固定銷插入船體（龍門架），并在橋架和龍門架之間設有楔塊等固定設施，橫向固定橋架。

橋架上安裝的疏浚設備通常包括：絞刀及其驅動裝置、水下泵和驅動裝置、起升滑輪組、橫移滑輪、橋架耳軸鎖固裝置、吸排管系、油、水、電拖鏈等。典型橋架布置圖如下圖1。

2 橋架耳軸系統布置典型節點

橋架耳軸系統是連接橋架與船體結構，橋架能夠圍繞耳軸旋轉并能在不同挖深下作業。耳軸系統主要有橋架套和船體套以及耳軸組成，在實際使用過程中耳軸可以在橋架套或船體套其中的一個內運動，另一個與耳軸相對靜止。為了保證耳軸系統的安全可靠，一般會在耳軸外鑲套青銅襯套，待青銅襯套磨損到一定程度后，拆除耳軸，更換青銅襯套。

由于橋架總體重量大，施工過程中橋架需不斷地調整旋轉角度保證作業深度，因此活動端的耳軸會有磨損。當挖泥船在高負荷工作時，橋架的震動傳遞到耳軸上會進一步加劇耳軸的磨損。

如圖2為典型的耳軸系統。

1、橋架耳軸鑄鋼套;2、船體耳軸鑄鋼套;3、耳軸;4、銅套。

根據上圖，當銅套磨損嚴重需要更換時，需要將耳軸全部抽出，這時就需要將整個橋架系統進行固定。

3 不配備維修耳軸的橋架維修方式

由于絞吸式挖泥船的橋架重量重，且在船體開槽內施工很不方便。以我國4500方/時級某型絞吸式挖泥船為例，其橋架重量約1400噸，橋架與船體間隙最小處為20mm，最大間隙約100mm。如果需要更換耳軸銅套就必須制作一套工裝，將整個橋架撐起，并固定牢靠。

當橋架系統不配備維修耳軸時，更換船體耳軸鑄鋼套內的任何零部件，都需要將橋架移出船體開槽，讓整個船體耳軸鑄鋼套外側沒有任何干涉結構。如此一來就需要使用滑軌等更為復雜的工裝，將整個橋架移出船體開槽。

圖3為典型的橋架移除移運工裝方案。

為了橋架的安全移運，軌道上方需制作整體式的平臺，并與橋架焊接牢固。然而軌道移運有它的局限型，首先軌道移運前，要首先將橋架頂起，使耳軸脫離并拆除，其次要確保平臺與橋架的焊接過程中保證橋架的位置高度不變，否則將影響復裝。

在沒有配備橋架維修耳軸時，橋架耳軸的維修將變成一個及其復雜且龐大的維修項目，往往工裝和時間成本高出維修維護件的幾百倍甚至幾千倍。

4 橋架維修耳軸

為了更好地維護船舶，橋架維修耳軸已經成功的應用在了新型的絞吸挖泥船上面，配備維修耳軸的成本很低，且不影響真個橋架的布局。能夠預見的是維修耳軸將大大的便利橋架耳軸系統的維護工作，甚至在某些情況下，無須進塢就可以對橋架耳軸進行維修保養。

4.1橋架維修耳軸的布置

橋架維修耳軸通常布置在橋架重心附近靠近橋架耳軸側，典型的布置如圖4。

維修耳軸原理是設計一套類似于橋架耳軸的系統，在橋架耳軸維修時充當橋架的支撐。維修耳軸系統配合橋架升降系統，可以使橋架圍繞維修耳軸進行旋轉，使橋架耳軸系統能夠分離。由此可以看出，當配備了維修耳軸時，橋架耳軸的維護變成一個很容易操作的事情，沒有了大量的工裝焊接和移運，從而大大降低了工作量和維修成本，尤其降低了橋架耳軸維修的過程成本。

4.2橋架維修耳軸的典型結構

維修耳軸裝備的目的是作為橋架的臨時支撐，下圖為一種典型的維修耳軸系統結構。

維修耳軸通常配備一個主受力的維修耳軸、船體支撐結構、橋架結構、銅套。一般我們認為橋架和銅套圍繞維修耳軸旋轉，維修耳軸僅存在微量的旋轉或者不旋轉，因此船體結構側我們就不再配備銅套等。

4.3橋架維修耳軸的特點

一般的橋架維修耳軸就需要具備以下幾個特點：

4.3.1具有一定的強度能夠支撐整個橋架系統的重量

當橋架耳軸需要維護時，維修耳軸工作，作為橋架系統的臨時支點，見圖4維修耳軸布置，為了橋架耳軸系統維修時分離足夠多，因此維修耳軸就要盡可能地遠離橋架耳軸，但是又不能超過橋架重心，因此維修耳軸要布置在橋架的重心附近，此時橋架的絕大部分重量都由維修耳軸承受，因此維修耳軸必須有足夠的強度來支撐起整個橋架。維修耳軸系統的強度分四部分，船體結構強度、耳軸強度、橋架結構強度以及銅套比壓，四者統一缺一不可。

4.3.2能夠自由旋轉，保證橋架耳軸能夠分離

維修耳軸工作時，不但要充當橋架的支點，還要能夠保障橋架旋轉順暢。四個受力部件中，維修耳軸與銅套之間為旋轉運動副，但是由于維修耳軸是使用頻率低，因此該系統可配備最基本的功能，無需復雜的潤滑系統。維修耳軸系統通常都不配備主動潤滑系統，僅在使用時對維修耳軸的各個運動副進行維護保養即可。為了保證橋架耳軸旋轉過程順利，維修耳軸通常都會盡可能地遠離橋架耳軸。

4.3.3結構簡單

由于維修耳軸的工作狀態和使用頻率都與橋架耳軸不同，首先橋架耳軸是橋架工作狀態下的支點，且要承受挖泥過程的沖擊和震動，因此橋架耳軸系統強度大。然而維修耳軸的結構強度僅需要滿足橋架旋轉即可，且盡量利用已有的船體和橋架結構。

4.3.4便于維護

橋架維修耳軸系統作為用于維修橋架耳軸系統的工具，因此維修耳軸要具備良好的可維護性，因此橋架維修耳軸應布置在常開甲板或者易到達的地方，并有充足的空間進行維護和保養。由于維修耳軸使用頻率很低，維修耳軸應還具備組裝簡便，在需要的時候可以快速組裝，不用時也可以拆除放入備件艙室保存。

4.4橋架維修耳軸的使用

維修耳軸的基本工作原理已在“4.1橋架維修耳軸的布置”中進行解釋，這里我們僅介紹使用過程和使用過程注意事項。

為了更好地使用維修耳軸首先我們要做好準備工作：

（1）移除橋架上面的活動物體，無法移除的需要就地固定，由于橋架傾斜的角度較大，原有的通道可能無法使用，這就需要重新搭設安全通道，確保施工安全。

（2）檢查橋架拖鏈的布置方式，如果橋架旋轉過程中拖鏈存在干涉，應及時拆除拖鏈的干涉部件使拖鏈處于自由狀態。

（3）組裝好維修耳軸，檢查運動副的清潔情況，并涂抹好潤滑脂，將維修耳軸反復插入銅套內，檢查有無卡滯情況。

（4）在維修項目實施前，還要檢查起升系統，檢查剎車情況，如有條件可以對絞車進行剎車堵轉試驗，確保剎車安全可靠。

做好了上面4項工作我們就具備了維修的基本條件。下面介紹維修工作和順序。

（1）操作橋架起升系統絞車，提起橋架，使維修耳軸能夠順利插入橋架結構銅套內。

（2）插入維修耳軸，緩慢釋放橋架，使維修耳軸受力，檢查受力部件。

（3）調整起升系統使橋架圍繞維修耳軸旋轉，并使橋架耳軸系統正好處于不受力狀態下。

（4）拆除橋架耳軸的相關部件，并將耳軸拿出。檢查耳軸系統的使用情況，確定修理位置。如果僅僅維修耳軸，那么我們就不需要調整橋架位置，保持當前狀態，待耳軸維修后，復位安裝即可。

（5）如果需要維修和更換“耳軸系統典型圖”中的船體耳軸鑄鋼套的任何部件，就需要繼續傾倒橋架，使其圍繞維修耳軸繼續旋轉，直至船體耳軸鑄鋼套全部露出。這時橋架的傾斜角度很大，維修船體耳軸鑄鋼套的時間一般比較長，為了保證安全，絞車的所有剎車必須處于工作狀態，并焊接適當的剛性支撐使橋架保持狀態。

（6）待維修工作結束，拆除所有支撐，操作起升系統，使橋架圍繞維修耳軸旋轉，復位至橋架耳軸安裝位置，復位安裝橋架耳軸。

至此維修橋架耳軸的工作流程全部結束。

從工作流程可以看出使用維修耳軸進行檢修，僅是為了安全做了部分剛性支撐，工作量相對于移運橋架來說，非常小，且難度低。從項目實施角度來看，采用維修耳軸相對于移運來說，可實施性更高，施工密度低但效率更高，同時也更為安全可控。

5 總結

我國絞吸挖泥船的設計建造已經由大向強轉變，由粗獷向精良轉變。以往的絞吸挖泥船，在設計建造時沒有配備維修耳軸用于橋架耳軸的維修，但是隨著我國絞吸船的設計建造和使用都已經逐步成熟，一些新的設計和使用理念被引入到船舶的設計和建造上來，維修耳軸就是這樣一個成熟的例子。

通過設計一個簡單的維修耳軸，在較小的成本投入下，解決了以后維護的大問題。而我國最先進的絞吸式挖泥船天鯤號，更是通過維修耳軸實現了上下絞點的切換。這是我國疏浚人智慧的結晶，也是我國疏浚走強的階梯。