超大型升降機安裝輔助工裝研究

袁博，王玲奇

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129)

超大型升降機（以下簡稱升降機）是大型船舶進行不同甲板層間重型物資調度的關鍵設備，其靜態運載能力達30 噸，而其組件中液壓機基座和升降機導軌對安裝精度要求極高，其正確可靠的安裝將直接影響升降機的使用和生命周期。升降機各組件的安裝受船舶結構搭載、精度控制、項目檢驗等多種因素影響，本文針對液壓機基座和升降機導軌在安裝中使用的輔助工裝即平面度加工工裝、液壓機安裝模板工裝、導軌固定調節工裝和導軌安裝測量工裝進行研究，結合在施工過程中的經驗，對設備安裝輔助工裝的技術重點進行闡述。

1 液壓機安裝輔助工裝

液壓機長寬高約15mx1.6mx1.8m，重量較重，其基座安裝面多達26 個且為非連續安裝面，安裝面由下方焊接墊片和上方調整墊片組成，中間為斜切面。為了保證超長行程液壓組件的正常運轉，防止因安裝面不平導致的油缸磨損等問題，液壓機各安裝面需要保證其平面度達到0.2mm 的高精度。為了更高效的達到工藝要求的精度，平面度加工工裝和液壓機安裝模板兩個獨立子工裝應用于該液壓機安裝。

圖1 液壓機底座安裝面示意

1.1 平面度加工工裝

平面度加工工裝主要為了保證多塊焊接墊片上表面具有一致的平面度，以減小調節墊片的人工精加工工作量。其可以一次性加工液壓機上的所有焊接墊片，該工裝取代了現場人工拂配的工作，精度高，完成了斜切面一次性機加工，很大程度上提高了現場施工效率，保障了調節墊片拂配和最終達到安裝面精度要求。

平面度加工工裝除需保證本船液壓機焊接墊片的平面加工以外，還要考慮到其他常規結構平面加工的需求，具有相應的兼容性。其需要滿足如下特殊功能要求：

（1）應適宜在船艙內吊裝、測量定位、移位、加工，并可直接在甲板上進行調整、固定；

（2）具有加工基座水平墊片及傾斜墊片的功能；（3）加工所有墊片過程中，移動調整次數不超過4 次；

（4）加工精度：表面粗糙度≤Ra3.2um（銑削）；

（5）可移動式，并固定在工件側面；

（6）可180°旋轉加工另側面工件平面；

1.1.1 平面度加工工裝組成方案

根據液壓基座平面加工要求，基座平面度輔助加工裝置主要由固定基座、升降立柱、床身轉臺方滑枕組件、動力單元組件、橫向伺服驅動裝置、縱向驅動裝置、旋轉伺服驅動裝置、電控系統及附件等組成。整體式床身結構可以提升銑削裝置的結構剛性強度精度，減少變形和銑削時振動，從而提高加工精度。

1.1.2 平面度加工工裝動力系統

液壓機基座平面度輔助加工裝置的動力系統各部分組成見圖2。

圖2 基座平面度輔助加工裝置組成

動力系統是銑削裝置提供主切削運動及垂直進給運動的部件。X 向驅動采用伺服電機實現轉臺的橫向移動；Y 向驅動采用伺服電機實現動力單元縱向移動；Z向手動微調由絲桿傳動實現調節上下Z 向移動；B 軸驅動實現動力單元組件的B 軸旋轉回移。

裝置橫向床身上兩端有4 處放置激光射線水平調整裝置平臺，水平調整主要由裝置用調整墊鐵、連接等高架、螺栓固定墊板協動調整。

1.1.3 平面度加工工裝電氣系統

加工裝置采用3 相四線制380V 交流供電，頻率50Hz，具有過載、短路保護功能，內部進行電壓變換，為控制系統提供220V 交流和DC24V 供電。

加工裝置有遙控和就地控制功能，采用plc 編程，可以預設作業程序自動運行，也可以手動控制。

主軸可做到6 速無極變頻控制；X 軸和Y 軸伺服控制，配備Y 軸自鎖；B 軸無極調速控制，配備B 軸自鎖；Z 軸走刀器電子控制；限位功能通過光電控制。

1.2 液壓機安裝模板工裝

安裝面平面度的精度控制要求是一個雙向要求，液壓機設備本身的底座接觸面需保持高精度的平面度，且底座和經過精加工的基座調節墊塊能接觸良好滿足行業標準要求。液壓機由于液壓機設備本身尺寸較大，且重量較重，不利于現場人員施工。液壓機安裝模板工裝主要用來模擬液壓機底部基座面，以便用于調節墊片的不斷拂配和安裝面精度調節。

該工裝需有較好的剛性、質量輕便、結構簡單，可拆裝適用于船艙內吊裝，其接觸面滿足0.2mm 平面度拂配精度。

1.3 液壓機安裝模板組成

安裝模板工裝采用框架結構形式，為保證底部安裝面的較高精度，利用有限元仿真技術研究影響安裝模板底部平面度的尺度參數，為工裝的支撐位置、工裝橫向加強肘板數量和工裝高度提供數據支撐。

圖3 安裝模板的有限元仿真

基于液壓機底座的實際情況對安裝模板進行了優化設計，最后完成安裝模塊設計，相對于液壓機設備本身，安裝工裝高度小，重量輕。通過在中間段的緊固件，分為兩段式進行裝配，解決設備安裝空間狹窄、吊裝能力有限的問題。為縮短墊塊安裝面精加工周期提供了有力保證。

圖4 升降機液壓機安裝模板

2 升降機導軌安裝輔助工裝

升降機導軌的導軌布置在平臺的單側，共有2 列，每側導向采用導向支撐小車、縱向導輪和整體導軌的組合形式對平臺運行進行導向，并防止其在運行過程中縱向和橫向晃動。

圖5 升降機導軌布置示意

每根導軌的行程較長，拆分為3 段式進行安裝，多列導軌結合多導向面的運行工況對導軌組件的安裝提出了較高的安裝精度，其1m 高度范圍平行度需小于0.2mm，對接單列導軌對接部位高低差小于0.1mm。為了達到工藝要求的精度，導軌固定調節工裝和導軌安裝測量工裝兩個獨立子工裝應用于該導軌組件的安裝。

2.1 導軌固定調節工裝

導軌固定調節工裝用于在導軌組件進行定位和安裝精度調整過程中進行臨時固定和微調。

調節工裝的結構形式簡單，由槽鋼組成框架結構，使用時將末端與船體結構焊接牢固，依靠內部穿入的固定螺栓與導軌接觸完成縱向和橫向的自由度約束。通過擰緊螺母完成導軌位置的臨時固定。

圖6 升降機導軌固定調節工裝裝配圖

2.2 導軌安裝測量工裝

在導軌的安裝精度控制過程中，需要控制導軌橫向導向面的中心線距平臺開口橫向中心面距離誤差，可采用如下測量工裝，通過一個高精度平面與導軌橫向導向面接觸，實現將橫向導向面的引出導軌外部從而進行測量工作。

圖7 導軌安裝測量工裝裝配圖

工裝的技術指標在于其用于接觸和測量的面需要保證較高的平面度。此安裝測量工裝能實現測量面和接觸面0.1mm 的平面度，且結構形式簡單，易于使用。

3 結語

超大型升降機自身的超大尺寸，大噸位及高精度要求設備安裝人員必須利用各種輔助安裝工裝來實現設備的順利安裝。同時超大型升降機屬于特種設備，其安裝及輔助工裝應結合各項目實際開展分析，本文以完成實船安裝的升降機為例來分析、研究該設備的多種安裝輔助工裝的應用，實際證明安裝輔助工裝能有效提高設備安裝的精度和效率。可為同類設備設計、制造輔助工裝提供參考經驗。