新型電動(dòng)缸套拆卸裝置技術(shù)方案

趙勝利 張英建

（勝利石油工程有限公司黃河鉆井總公司50107隊(duì)，山東 東營(yíng) 257000）

拆卸氣缸套是鉆井柴油機(jī)的維修過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)。190型柴油機(jī)采用的缸套是濕式缸套，工作過(guò)程中，缸套的外壁直接接觸冷卻水，在機(jī)體內(nèi)腔形成閉合冷卻水腔。柴油機(jī)工作一段時(shí)間后，使用的冷卻水會(huì)結(jié)垢、腐蝕，將氣缸套和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)腔作為一個(gè)整體連接起來(lái)，增加了缸套和機(jī)體內(nèi)腔間的摩擦力，當(dāng)氣缸套裝配時(shí)，被壓在機(jī)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(shí)使用的工具結(jié)構(gòu)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(kāi)氣缸套，然后用大力拉出氣缸套。費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作強(qiáng)度也很大，且容易造成設(shè)備破壞，同時(shí)存在人員傷害風(fēng)險(xiǎn)。

1 原缸套拆卸裝置結(jié)構(gòu)分析

原鉆井隊(duì)190柴油機(jī)氣缸套拆卸裝置的結(jié)構(gòu)主要分為拉桿、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)設(shè)有螺母和支架，下部結(jié)構(gòu)設(shè)有拉盤(pán)及拉盤(pán)塊。拉桿上部結(jié)構(gòu)帶螺紋，中部和下部光滑。旋緊其上端的螺母，將一個(gè)支撐架安裝在螺母下面。支撐架主要由橫梁和兩個(gè)中空支腿組成。有一圓孔處在橫梁中心，通過(guò)圓孔穿過(guò)拉桿，兩個(gè)中空支腿對(duì)稱(chēng)插入發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣缸蓋的安裝螺栓中，定位整個(gè)氣缸套拆卸裝置并控制螺母的移動(dòng)。下部結(jié)構(gòu)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(nèi)，支撐氣缸套底部。在拉盤(pán)的下方設(shè)置有拉盤(pán)塞。拉盤(pán)塞與拉桿焊接在一起，阻止拉盤(pán)向下移動(dòng)。

該缸套拆卸裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 原缸套拆卸裝置結(jié)構(gòu)圖

2 原缸套拆卸裝置存在的主要問(wèn)題

2.1 拆卸過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)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(zhǎng)桿安裝在扳手上。工人推動(dòng)延長(zhǎng)桿，螺母隨之旋轉(zhuǎn)。扳手和延長(zhǎng)桿一次只能旋轉(zhuǎn)約90度，因此扳手和延長(zhǎng)桿需要拆除，安裝在一個(gè)新的角度，再次旋轉(zhuǎn)，重復(fù)直到氣缸套被拆除。如果要拆卸一臺(tái)柴油機(jī)的12個(gè)缸套，大約需要3名工人工作8小時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗時(shí)長(zhǎng)，效率低。

2.2 存在人身傷害及設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)

首先，柴油機(jī)氣缸蓋部件和操作人員在反復(fù)安裝和拆卸扳手和延長(zhǎng)桿的過(guò)程中，容易磕碰，造成儀器損壞，產(chǎn)生額外維護(hù)的成本和一定的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)存在人員傷害風(fēng)險(xiǎn)。其次，如果水垢很厚且存在嚴(yán)重的腐蝕，氣缸套難以拆卸，工作人員用約2米長(zhǎng)的鋼管直接擊打氣缸套底部，使氣缸套松動(dòng)。維修過(guò)程中，鋼管的前端容易損傷車(chē)身，后端容易損傷工作人員。

3 新型電動(dòng)缸套拆卸裝置技術(shù)方案

鉆井隊(duì)對(duì)原缸套拆卸裝置的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程進(jìn)行了分析、研究、設(shè)計(jì)和制造。該裝置采用電動(dòng)扭矩代替手動(dòng)扭矩，極大地降低了工作強(qiáng)度，同時(shí)裝置拆卸迅速，使用時(shí)氣缸套可一次拆卸，從而節(jié)省了反復(fù)拆卸扳手和拉長(zhǎng)桿的時(shí)間，明顯提高拆卸效率，避免了柴油機(jī)零部件反復(fù)拆卸、拉長(zhǎng)扳手和鋼管碰撞氣缸套底部帶來(lái)的損失，并且消除了人員安全隱患。

3.1 結(jié)構(gòu)組成

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

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

圖2 新型電動(dòng)缸套拆卸裝置結(jié)構(gòu)圖

該裝置的動(dòng)力部分主要是一個(gè)固定扭矩的電動(dòng)扳手。通過(guò)電動(dòng)扳手提供的扭矩，帶動(dòng)定位螺母中的接頭和拉桿旋轉(zhuǎn)，拉板和缸套向上移動(dòng)，將缸套拉出。將拉桿上端設(shè)計(jì)成六角接頭，與定扭矩電動(dòng)扳手配套。將推力軸承安裝在關(guān)節(jié)下面的一個(gè)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(jié)點(diǎn)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(nèi)，拉桿旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐架由橫梁和兩個(gè)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(gè)圓孔，圓孔直徑略大于拉桿直徑，兩個(gè)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(duì)整個(gè)電拆裝置進(jìn)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(nèi)徑，拉板上還有定位孔。在螺母上焊接有定位螺母。定位銷(xiāo)的直徑比定位孔的直徑小1毫米。安裝維修時(shí)，使用定位銷(xiāo)固定拉盤(pán)，使定位銷(xiāo)與拉桿同軸，定位螺母與拉盤(pán)主體固定。

圖3 新型電動(dòng)缸套拆卸裝置工作原理示意圖

表1 新型電動(dòng)缸套拆卸裝置使用情況統(tǒng)計(jì)表

3.2 主要技術(shù)參數(shù)（根據(jù)我段定扭矩電動(dòng)扳手實(shí)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(jī)。

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(nèi)，從缸套下伸出，從拉桿下端將定位螺母擰入，拉盤(pán)從插座上插入拉桿，將定位銷(xiāo)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(zhuǎn)，用定位孔和銷(xiāo)將定位螺母與拉盤(pán)固定到一起。拉桿受支撐架和推力軸承的限制，支撐架與機(jī)體固定在一起，拉桿無(wú)法下移，拉桿的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致定位螺母上移，驅(qū)動(dòng)拉盤(pán)向上運(yùn)動(dòng)，直到其與氣缸套接觸。然后拆下扳手，安裝固定扭矩電動(dòng)扳手和反作用桿，連接電源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，固定扭矩電動(dòng)扳手驅(qū)動(dòng)接頭，拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)，定位螺母不會(huì)因拉板與缸套接觸產(chǎn)生摩擦和拉板重力而旋轉(zhuǎn)。

其工作原理示意圖見(jiàn)圖3。

3.4 主要特征

1.拉桿上端機(jī)加工為六角接頭，使之能夠與扳手和定扭矩電動(dòng)扳手結(jié)合，驅(qū)動(dòng)拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)。由固定扭矩電動(dòng)扳手提供拆卸氣缸套的動(dòng)力。拉桿的下端加工成螺紋，配合定位螺母。

2.推力軸承設(shè)置在接頭的下方。當(dāng)拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推力軸承隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使接頭與支架之間無(wú)摩擦。

3.發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的氣缸蓋固定螺栓上安裝支撐架，并由發(fā)動(dòng)機(jī)缸體向下移動(dòng)，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(xiāo)與定位孔配合，通過(guò)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(zhuǎn)，使之不隨桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)桿的旋轉(zhuǎn)，固定定位螺母不旋轉(zhuǎn)，定位螺母向上移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)拉板，缸套向上移動(dòng)，將缸套拉出。

4 新型電動(dòng)缸套拆卸裝置現(xiàn)場(chǎng)使用效果

一種新型柴油機(jī)氣缸套電動(dòng)拆卸裝置已用于鉆井隊(duì)多臺(tái)柴油機(jī)的維修，取得了良好的效果。

5 結(jié)論

新型電動(dòng)氣缸套拆卸裝置用于鉆井隊(duì)190臺(tái)柴油機(jī)的大修。大大提高了拆卸效率。本實(shí)用新型不需多次撞擊氣缸套底部，反復(fù)拆卸扳手和加長(zhǎng)桿，省時(shí)省力、安全可靠，并且可以達(dá)到設(shè)計(jì)目的，受到操作人員的歡迎，是柴油機(jī)氣缸套理想的拆卸裝置。