新型電動缸套拆卸裝置技術方案

趙勝利 張英建

摘 要 在鉆井過程中，柴油機工作時，由于受到高溫高壓的沖擊，氣缸套經常需要大修或更換。鉆井隊柴油機大修時，由于缺乏高效、省力同時又安全可靠的拆卸工具，導致氣缸套的拆卸十分困難。本文探討了一種新研制的新型拆卸裝置，大大降低了工作強度、縮短了拆卸時間、工作效率高，保障了檢修質量，性能可靠，取得了良好的效果。

關鍵詞 柴油機 氣缸套 拆卸工具 研制

中圖分類號：U262.11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）04-0005-03

拆卸氣缸套是鉆井柴油機的維修過程中必不可少的環節。190型柴油機采用的缸套是濕式缸套，工作過程中，缸套的外壁直接接觸冷卻水，在機體內腔形成閉合冷卻水腔。柴油機工作一段時間后，使用的冷卻水會結垢、腐蝕，將氣缸套和發動機機體內腔作為一個整體連接起來，增加了缸套和機體內腔間的摩擦力，當氣缸套裝配時，被壓在機體上，因此氣缸套的拆卸往往需要幾噸的張力。目前，我科拆卸氣缸套時使用的工具結構不太合理，全部是手工拆卸。特別是在鱗片較厚的情況下，難以拆卸氣缸套，需要工作人員手持鋼管多次擊打氣缸套底部，松開氣缸套，然后用大力拉出氣缸套。費時費力，工作強度也很大，且容易造成設備破壞，同時存在人員傷害風險。

1 原缸套拆卸裝置結構分析

原鉆井隊190柴油機氣缸套拆卸裝置的結構主要分為拉桿、上部結構和下部結構。上部結構設有螺母和支架，下部結構設有拉盤及拉盤塊。拉桿上部結構帶螺紋，中部和下部光滑。旋緊其上端的螺母，將一個支撐架安裝在螺母下面。支撐架主要由橫梁和兩個中空支腿組成。有一圓孔處在橫梁中心，通過圓孔穿過拉桿，兩個中空支腿對稱插入發動機缸體氣缸蓋的安裝螺栓中，定位整個氣缸套拆卸裝置并控制螺母的移動。下部結構的拉板中心有一圓孔，插座與圓孔直徑相同。拉板從插座插入拉桿內，支撐氣缸套底部。在拉盤的下方設置有拉盤塞。拉盤塞與拉桿焊接在一起，阻止拉盤向下移動。

該缸套拆卸裝置結構見圖1。

2 原缸套拆卸裝置存在的主要問題

2.1 拆卸過程費時費力，效率低下

氣缸套拆卸裝置裝配完畢后，用扳手夾緊螺母，將一根加長桿安裝在扳手上。工人推動延長桿，螺母隨之旋轉。扳手和延長桿一次只能旋轉約90度，因此扳手和延長桿需要拆除，安裝在一個新的角度，再次旋轉，重復直到氣缸套被拆除。如果要拆卸一臺柴油機的12個缸套，大約需要3名工人工作8小時，勞動強度大，耗時長，效率低。

2.2 存在人身傷害及設備損壞風險

首先，柴油機氣缸蓋部件和操作人員在反復安裝和拆卸扳手和延長桿的過程中，容易磕碰，造成儀器損壞，產生額外維護的成本和一定的經濟損失，同時存在人員傷害風險。其次，如果水垢很厚且存在嚴重的腐蝕，氣缸套難以拆卸，工作人員用約2米長的鋼管直接擊打氣缸套底部，使氣缸套松動。維修過程中，鋼管的前端容易損傷車身，后端容易損傷工作人員。

3 新型電動缸套拆卸裝置技術方案

鉆井隊對原缸套拆卸裝置的結構和工作過程進行了分析、研究、設計和制造。該裝置采用電動扭矩代替手動扭矩，極大地降低了工作強度，同時裝置拆卸迅速，使用時氣缸套可一次拆卸，從而節省了反復拆卸扳手和拉長桿的時間，明顯提高拆卸效率，避免了柴油機零部件反復拆卸、拉長扳手和鋼管碰撞氣缸套底部帶來的損失，并且消除了人員安全隱患。

3.1 結構組成

該裝置主要組成部分有：（1）固定扭矩電動扳手;（2）拉桿;（3）上層構造;（4）下部構造。

上層構造由支架、推力軸承和接頭組成，下部構造由拉板和定位螺母組成。新型氣缸套電拆裝置的結構如圖2所示。

該裝置的動力部分主要是一個固定扭矩的電動扳手。通過電動扳手提供的扭矩，帶動定位螺母中的接頭和拉桿旋轉，拉板和缸套向上移動，將缸套拉出。將拉桿上端設計成六角接頭，與定扭矩電動扳手配套。將推力軸承安裝在關節下面的一個軸頸上。中間是一根圓棒，表面光滑。下端加工成螺紋，用于在定位螺母上擰緊。在節點下方的軸頸上安裝推力軸承，并將其壓入支架橫梁上的推力軸承槽內，拉桿旋轉時帶動其轉動。支撐架由橫梁和兩個中空支腿組成，空心支架固定在橫梁上，采取焊接方式。橫梁中間有個圓孔，圓孔直徑略大于拉桿直徑，兩個中空支腿分別安裝在氣缸蓋的固定螺栓上。首先使用支撐架對整個電拆裝置進行定位，以確保裝置處于氣缸套的中心位置。在氣缸套下面安裝有拉板，拉板的外徑略小于缸套的外徑，大于缸套的內徑，拉板上還有定位孔。在螺母上焊接有定位螺母。定位銷的直徑比定位孔的直徑小1毫米。安裝維修時，使用定位銷固定拉盤，使定位銷與拉桿同軸，定位螺母與拉盤主體固定。

3.2 主要技術參數（根據我段定扭矩電動扳手實際情況）

最大扭矩：1500N·m;

最大拉升高度：150mm;

適用范圍：190型系列柴油機。

3.3 工作原理

在拆卸氣缸套之前，首先拆卸氣缸蓋附件和氣缸蓋。氣缸蓋固定螺栓被保留。將止推軸承安裝在拉桿的軸頸上，然后將支架的兩支腿安裝在缸蓋固定螺栓上，并將其壓在缸體上，將拉桿的螺紋端向下插入支架橫梁的中心孔內，從缸套下伸出，從拉桿下端將定位螺母擰入，拉盤從插座上插入拉桿，將定位銷插入其定位孔中。在這種情況下，拉桿的上端接頭用扳手緊固，拉桿隨定位螺母中的接頭旋轉，用定位孔和銷將定位螺母與拉盤固定到一起。拉桿受支撐架和推力軸承的限制，支撐架與機體固定在一起，拉桿無法下移，拉桿的旋轉將導致定位螺母上移，驅動拉盤向上運動，直到其與氣缸套接觸。然后拆下扳手，安裝固定扭矩電動扳手和反作用桿，連接電源，打開開關，固定扭矩電動扳手驅動接頭，拉桿轉動，定位螺母不會因拉板與缸套接觸產生摩擦和拉板重力而旋轉。

其工作原理示意圖見圖3。

3.4 主要特征

1.拉桿上端機加工為六角接頭，使之能夠與扳手和定扭矩電動扳手結合，驅動拉桿轉動。由固定扭矩電動扳手提供拆卸氣缸套的動力。拉桿的下端加工成螺紋，配合定位螺母。

2.推力軸承設置在接頭的下方。當拉桿轉動時，推力軸承隨之轉動，使接頭與支架之間無摩擦。

3.發動機缸體的氣缸蓋固定螺栓上安裝支撐架，并由發動機缸體向下移動，以限制支撐架、推力軸承和拉桿。

4.在氣缸套下方的拉板中心有一圓孔和插座，并加工出定位孔。定位螺母上的定位銷與定位孔配合，通過拉板的重力和拉板與缸套之間的摩擦力，限制定位螺母的旋轉，使之不隨桿轉動，從而實現桿的旋轉，固定定位螺母不旋轉，定位螺母向上移動，驅動拉板，缸套向上移動，將缸套拉出。

4 新型電動缸套拆卸裝置現場使用效果

一種新型柴油機氣缸套電動拆卸裝置已用于鉆井隊多臺柴油機的維修，取得了良好的效果。

5 結論

新型電動氣缸套拆卸裝置用于鉆井隊190臺柴油機的大修。大大提高了拆卸效率。本實用新型不需多次撞擊氣缸套底部，反復拆卸扳手和加長桿，省時省力、安全可靠，并且可以達到設計目的，受到操作人員的歡迎，是柴油機氣缸套理想的拆卸裝置。

參考文獻：

[1] 敬旭東.鉆井柴油機缸套拆卸裝置的研制[J].石油機械，2007，35（07）：49-51.

[2] 張文軍.190柴油機缸套的穴蝕故障分析[J].化工管理，2019（14）：161-162.