殼體式樁腿齒條裝配方法介紹

摘要：齒條是自升式平臺升降系統的關鍵部件，承當著平臺全部的升降動力，工作載荷大，裝配精度要求高，施工難度很大。根據齒條裝配工作在不同階段的特點和施工要求將齒條裝配工作劃分為三個階段，介紹齒條裝配工作在不同階段的裝配方法以及注意事項。

Abstract： The rack is a key component of the self-elevating platform lifting system and it bears all the lifting power of the platform. It has a large working load， high assembly accuracy requirements and great difficulty in construction. According to the characteristics and construction requirements of the rack assembly work in different stages， the rack assembly work is divided into three stages， and the assembly methods and precautions of the rack assembly work in different stages are introduced.

關鍵詞：自升式平臺;殼體式樁腿;齒條;裝配方法

Key words： self-elevating platform;shell-type pile legs;rack;assembly method

中圖分類號：TG481? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）22-0167-02

0? 引言

自升式平臺升降系統是平臺的關鍵系統，直接決定著平臺的使用性能[1]。自升式平臺升降系統有液壓油缸和齒輪齒條兩種升降方式，齒輪齒條式升降機構升降速度快且便于操作、定位準確，因此齒輪齒條升降方式在新建自升式平臺中得到廣泛應用[2]。齒輪齒條式升降系統是齒輪箱產生動力，通過齒條傳導到樁腿上與海基形成反作用力實現平臺的升降。在平臺的升降過程中齒條承受著平臺的全部重量，并且與齒輪箱嚙合相對運動。因此，齒條需要承受強應力的同時還要具備良好的精度。齒條的齒形是通過機加工或者數控切割形成的，精度完全可以滿足平臺的使用要求。但是，樁腿的長度從數十米至數百米，需要多根齒條對接裝焊，然后與樁腿結構裝焊，此過程為鉚焊手段，精度難于控制。本文以殼體式樁腿的齒條為例介紹齒條裝配的施工階段及各階段的裝配方法及注意事項。齒條一般由設備生產企業(yè)生產，造船企業(yè)直接進行采購，在進行采購合同簽訂時對齒條的技術參數已經有了明確的要求和規(guī)定。齒條到廠后造船企業(yè)需要對齒條進行裝配施工，施工過程可以分為施工準備階段、齒條對接階段、齒條與樁腿裝配階段三個施工階段，下面就施工階段進行介紹。

1? 施工準備階段

為了齒條裝配工作的順利進行，在齒條到廠后施工前需要進行準備工作，主要內容包括：

1.1 齒條入廠檢驗? 齒條經過出廠檢驗合格后方可發(fā)貨。齒條入廠時需要核對齒條合格證書及船檢證書，檢查產品型號和數量是否符合合同要求，檢查產品外觀，觀察是否有運輸擦傷或損壞，對照裝箱清單和備品備件清單，檢查是否有零部件丟。齒條到廠后，還要進行尺寸精度檢驗，主要是檢查齒條的主尺度、撓度、水平度及齒間距等是否滿足精度要求，對檢查結果記錄到檢查表格當中，對超差部分，應進行處理并記錄，檢查表格應由工藝質量管理部門統一編制和管理。如果條件允許該工序可以提前至齒條出廠檢驗同時進行，這樣能提高效率。

1.2 齒條的吊運與保管? 齒條入廠后需要經過多次的吊裝運輸和轉序，在這些過程中一定要采取保護措施，避免對齒條造成損傷。具體包括：齒條吊裝要求采用纖維或尼龍繩;不得將齒條直接放置到地上，應確保放在木塊上，且其上不得放置重物;采用多點調運的方式進行吊裝，必要時可以使用吊杠;盡量在室內保管，注意別損傷齒條表面，在室外保管需要覆蓋保護材料;質量管理部門要在材料進廠入庫檢驗后，將材質證書（復印件）提供給驗船師備查;轉序投料前對齒條逐根進行外觀檢查，檢查內容包括外觀質量、齒條標識、零件號、齒條型號;禁止在齒條表面進行任何臨時焊接。

1.3 車間檢查? 當齒條放料到施工車間后，車間還要對齒條進行一次檢查，車間檢查工作必須認真執(zhí)行，一旦在施工過程中發(fā)現精度問題將嚴重影響工期，甚至造成返工，損失巨大。車間檢查主要是檢查齒條的精度。齒條高度配比，同規(guī)格齒條在拼接前需進行齒條高度的比較，同時有針對性的將高度正公差的齒條與直徑負公差的樁腿進行搭配，以減小齒條與樁腿的間隙。齒條尺寸公差確認，入廠檢驗合格的齒條安裝前對拱高和平面度指標進行復檢，滿足公差要求后才可進入下一工序，確認齒條沒有因運輸吊裝過程中產生損傷及明顯變形。

1.4 施工量具制作? 施工前需要制作齒距測量樣棒以及齒條齒形測量樣塊，其結構形式如圖1所示。樣棒的長度約為1.5倍的齒厚，直徑取整數，并且保證樣棒卡在齒凹處不觸及齒根;樣塊按照齒條外形進行制作，厚度與齒條一致，分凸樣塊和凹樣塊兩種。

2? 齒條對接

齒條以樁腿分段進行對接，按照每個樁腿分段一側的齒條數量和順序，先進行“1+1”對接，然后進行“2+2”對接，最后組焊成一根齒條。這樣是為了先滿足局部的精度要求，進而滿足整根齒條的精度要求。將齒條對接口處20mm范圍內的油、水、漆等影響焊接的雜物清理干凈，達到對接焊要求。同時將對接口兩側三個齒范圍內油漆等雜物處理干凈，以便于測量。齒條對接工作需要在專用胎架上進行，其結構形式如圖2所示，要求胎架水平度≤1mm，每隔5至10齒設置一個胎架。

在齒條對接裝配時需要預留焊接收縮量該數值按照焊接試驗確定數值進行設定。齒條裝配及檢查如圖3所示，使用游標卡尺測量。在胎架上調整齒頂直線度、齒側平面度、垂直度、對接口錯變量，使各項數值滿足公差要求。焊接和探傷完成之后對精度進行復檢。焊接結束之后需要對焊接處齒形研磨，焊接面采用紅丹漆著色，而后對齒條焊接面進行研磨。研磨時利用樣棒和樣塊進行齒形監(jiān)控，焊接處齒表面應光順，不得有明顯凸起。直至滿足齒形精度要求。

齒條對接時合攏口的齒間距控制不佳會導致齒條齒形超差，首次對接裝焊一定要單件施工，待裝配、焊接研磨工作結束后，對施工質量進行檢查，在完全滿足精度要求的前提下才能大范圍的展開施工，避免實驗室的數據與實際工況不符而造成返工。如果不能滿足精度要求，根據實際施工情況進行間距設定。

3? 齒條與樁腿裝配

在齒條裝配前需要在樁腿分段清晰的做出上、下、左、右四條芯線，并且調整水平度，水平度小于1mm。在完成齒條與樁腿裝配時需要在樁腿分段上加焊齒條支撐裝置，對支撐裝置面進行整體調平，要求平面度小于1mm。支撐裝置之間的間距需要考慮焊接預熱裝置的布置，支撐裝置距齒條端口300mm處開始布置。齒條表面嚴禁加焊，固定和調整依靠楔鐵。齒條支撐裝置形式如圖4所示。為保證齒條在預熱伸長后仍然在裝配工裝限制范圍內，支撐裝置的擋板應具備足夠的厚度，所有擋板與齒條間不允許有間隙，出現間隙用楔鐵塞牢。

調整齒條位置，測量齒條的齒頂距樁腿中心的距離，齒條側面齒根和齒頂直線度，以及齒條厚度中心線與理論線之間的距離，并且使其滿足公差要求。齒條裝配找正后，在齒條兩個端部位置焊接定位擋板（焊在樁腿上），防止齒條串動。齒條與樁腿間的裝配間隙在焊接前間隙需用楔鐵打死，防止裝配尺寸焊接變化，楔鐵的間距不得大于300mm，楔鐵打死后與樁腿點焊固定。焊接前在齒條與樁腿上做好對合檢查線，以便掌握焊接過程中齒條的變形情況。相鄰兩分段的齒條裝配尺寸一定要綜合考慮，保證齒條合攏口處的精度，尤其是直線度和錯邊量，必要時進行樁腿預合攏或者相鄰分段同時進行齒條的裝配找正。焊后重新測量齒條精度。總體施工流程參見圖5。

齒條的裝配工作非常的重要，在整個施工過程中還要注意：①工藝質量部門需要編制專門的測量表格，并且認真填寫[3]。②建造過程當中的監(jiān)測點和測量點應該固定清晰，除此固定的測量點之外還應該有隨機測量點進行補充和監(jiān)測。③首次施工時一定要對單件產品施工，結果滿意后在進行推廣，防止大范圍的返工。

4? 小結

齒條的裝配對于自升式平臺建造來說是一項非常重要的工作，工作量很大，施工難度很高。要想順利的完成這項工作，不僅需要先進的工藝方法還需要科學的管理方法以及施工單位嚴格的工作紀律和工藝執(zhí)行能力，這不僅是完成工作的需要也是奉行工匠精神的需要。

參考文獻：

[1]彭洪軍，吳建，劉陽.海上自升式平臺電動升降裝置的研究[J].東北電力大學學報（自然科學版），2007，04：79-83.

[2]王慶國.自升式海洋平臺升降傳動系統設計關鍵技術研究[D].大連：大連理工大學，2015：1-2.

[3]陳宏宇.殼體式樁腿建造精度研究[C].2017年數字化造船學術交流會議論文集.廈門：中國造船工程學會，2017：352-355.

作者簡介：陳宏宇（1985-），男，遼寧錦州人，講師，工程師，碩士，研究方向為船舶與海洋結構物設計制造。