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下載手機APP上海振華重工（集團）股份有限公司 上海 200125
摘 要：中心回轉軸承可以同時承受較大的軸向、徑(jing)向(xiang)負(fu)荷(he)和(he)傾(qing)覆(fu)力(li)矩(ju)，是(shi)大(da)型(xing)全(quan)回(hui)轉(zhuan)浮(fu)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)重(zhong)要(yao)部(bu)件(jian)。由(you)於(yu)中(zhong)心(xin)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)安(an)裝(zhuang)在(zai)回(hui)轉(zhuan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)，若(ruo)軸(zhou)承(cheng)損(sun)壞(huai)，則(ze)難(nan)以(yi)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)維(wei)護(hu)和(he)更(geng)換(huan)。為(wei)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti)，文(wen)中(zhong)提(ti)出(chu)一(yi)種(zhong)大(da)型(xing)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)的(de)易(yi)拆(chai)卸(xie)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)，並(bing)對(dui)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)外(wai)圈(quan)座(zuo)兩(liang)種(zhong)形(xing)式(shi)進(jin)行(xing)了(le)比(bi)較(jiao)計(ji)算(suan)。
關鍵詞：全回轉浮式起重機；回轉軸承；易拆卸；設計
中圖分類號：TH218 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785（2020）17-0059-03
大型全回轉浮式起重機（以下簡稱浮吊）可(ke)在(zai)無(wu)需(xu)船(chuan)體(ti)位(wei)移(yi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)完(wan)成(cheng)吊(diao)重(zhong)物(wu)橫(heng)向(xiang)位(wei)移(yi)，尤(you)其(qi)適(shi)於(yu)在(zai)船(chuan)兩(liang)舷(xian)的(de)轉(zhuan)移(yi)吊(diao)重(zhong)，可(ke)大(da)大(da)提(ti)高(gao)浮(fu)吊(diao)海(hai)上(shang)作(zuo)業(ye)的(de)安(an)全(quan)性(xing)。近(jin)些(xie)年(nian)來(lai)，隨(sui)著(zhe)海(hai)洋(yang)石(shi)油(you)開(kai)發(fa)、大型海上工程建設、海洋平台的拆卸與安裝、沿海風電設備安裝和海難救助事業的發展，大型全回轉浮吊的需求迅猛增加。
中心回轉裝置和回轉支承裝置（主要是滾輪和反滾輪）是大型浮吊實現全回轉的關鍵技術，承載整台浮吊的自重載荷、其他載荷以及因此產生的傾覆力矩。全回轉支撐裝置的研究有：文獻[1] 研究了滾輪輪壓的形成及優化對回轉浮吊設計的重要意義；文獻[2] 通過分析台車式回轉支承裝置和多排密布滾輪式回轉支撐裝置的結構特點，提出了新型的鏈式滾輪回轉支撐裝置；文獻[3] 假設浮吊回轉底盤和下支撐為極大鋼體，提出一種快速且較準確設計浮吊回轉支撐的方案，但關於另一項大型浮吊全回轉關鍵技術——中(zhong)心(xin)回(hui)轉(zhuan)裝(zhuang)置(zhi)的(de)研(yan)究(jiu)相(xiang)對(dui)較(jiao)少(shao)，設(she)計(ji)方(fang)案(an)也(ye)很(hen)單(dan)一(yi)。文(wen)中(zhong)提(ti)出(chu)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)易(yi)拆(chai)卸(xie)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)設(she)計(ji)安(an)裝(zhuang)方(fang)法(fa)，並(bing)對(dui)外(wai)圈(quan)座(zuo)兩(liang)種(zhong)形(xing)式(shi)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)計(ji)算(suan)。
1 回轉軸承易拆卸型設計方法
中zhong心xin回hui轉zhuan軸zhou承cheng是shi大da型xing全quan回hui轉zhuan浮fu吊diao的de重zhong要yao構gou件jian，目mu前qian市shi場chang存cun在zai的de浮fu吊diao大da多duo在zai中zhong心xin回hui轉zhuan軸zhou承cheng損sun壞huai後hou，更geng換huan代dai價jia非fei常chang巨ju大da，需xu要yao將jiang中zhong心xin回hui轉zhuan裝zhuang置zhi以yi上shang結jie構gou（包括回轉底盤、桁框架、人字架、臂架等）都拆卸，如圖1 所示，才能更換中心回轉軸承，大大降低全回轉浮吊的使用效率。
圖1 中心回轉裝置位置
中心回轉裝置主要由軸承外圈座、軸承內圈座和中心回轉軸承三部分組成，見圖2。回轉軸承外圈座與底盤用高強度螺栓連接，回轉軸承內圈座為下支撐筒體的一部分，軸承內、外(wai)圈(quan)座(zuo)之(zhi)間(jian)由(you)分(fen)段(duan)軸(zhou)承(cheng)相(xiang)互(hu)潤(run)滑(hua)連(lian)接(jie)，軸(zhou)承(cheng)外(wai)圈(quan)座(zuo)與(yu)筒(tong)體(ti)之(zhi)間(jian)高(gao)度(du)空(kong)間(jian)較(jiao)大(da)，輕(qing)鬆(song)實(shi)現(xian)軸(zhou)承(cheng)外(wai)圈(quan)座(zuo)的(de)脫(tuo)離(li)，便(bian)於(yu)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)損(sun)壞(huai)後(hou)更(geng)換(huan)，解(jie)決(jue)了(le)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)製(zhi)造(zao)、安裝和更換維護技術難題。圖2a 為中心回轉裝置在正常工作時回轉軸承內外圈的裝配位置，圖2b為wei中zhong心xin回hui轉zhuan裝zhuang置zhi在zai維wei修xiu時shi回hui轉zhuan軸zhou承cheng內nei外wai圈quan的de裝zhuang配pei位wei置zhi。拆chai除chu回hui轉zhuan軸zhou承cheng外wai圈quan座zuo和he上shang部bu回hui轉zhuan結jie構gou之zhi間jian的de固gu定ding螺luo栓shuan，回hui轉zhuan軸zhou承cheng外wai圈quan座zuo自zi動dong脫tuo落luo在zai下xia部bu固gu定ding結jie構gou上shang，露lu出chu回hui轉zhuan軸zhou承cheng，以yi便bian於yu對dui回hui轉zhuan軸zhou承cheng的de更geng換huan、維護。為了保證充分潤滑，在外圈座的外側麵上加工有潤滑油孔，用來給軸承加注潤滑油。
（a）正常工作狀態
（b）維修狀態
圖2 回轉軸承易拆卸設計方法
2 軸承外圈座方案比較
zuoweilianjieqizhongjidizuoyuneitongtizhijiandehexinbujian，huizhuanzhouchengwaiquanzuoheneiquanzuozaituohangshihuishoudaojiaodadehengxiangli，helideshejifanganduiqishouliyoujiaodayingxiang。tu3 為軸承外圈座的兩個初步設計方案，其中圖3a 為L 形結構，即軸承外圈座與起重機底部的連接部結構位於圈座壁的上側，壁端下側分布多個梯形肋板；圖3b 為T 形結構，即連接部結構位於圈座壁的中間位置。為了分析比較這兩個設計方案的受力情況，分別對其進行了有限元計算。
（a）L 形結構- 方案1
（b）T 形結構- 方案2
圖3 軸承外圈座設計方案
在建立以上兩個設計方案的有限元模型時，考慮到以下幾點：1）計算的目的是為了比較兩個方案的結構受力情況，故構建模型中應反映出不同方案之間的結構區別；2）其餘條件設置應盡量不變；3）兩個設計方案的實際受力情況應分別構建詳細模型來分析。模型尺寸以 “振華30”輪起重機為依據，位移約束和載荷作用如圖4 所(suo)示(shi)，其(qi)中(zhong)位(wei)移(yi)約(yue)束(shu)為(wei)三(san)個(ge)方(fang)向(xiang)的(de)平(ping)動(dong)。關(guan)於(yu)作(zuo)用(yong)力(li)的(de)設(she)置(zhi)，考(kao)慮(lv)到(dao)作(zuo)用(yong)端(duan)麵(mian)為(wei)一(yi)圓(yuan)弧(hu)麵(mian)，不(bu)同(tong)位(wei)置(zhi)節(jie)點(dian)的(de)作(zuo)用(yong)力(li)大(da)小(xiao)不(bu)同(tong)，故(gu)作(zuo)用(yong)力(li)根(gen)據(ju)其(qi)節(jie)點(dian)位(wei)置(zhi)不(bu)同(tong)而(er)有(you)
式中：FN 為平均作用力值，TOTAL -N 為圓弧麵的節點個數，Fj(i) 為各節點的作用力大小，N 為網格單元劃分數量，i 為各節點按圓弧位置不同的編號。
圖4 位移約束和作用力加載
模型的計算結果如圖5 所示，根據以上計算結果彙總得到下表1。由表1 可知，T 形方案相對與L 形方案在載荷不變的情況，結構整體受力和變形情況有一定改善，最大應力值降低19.3％，最大變形量降低37.4％。
圖5 軸承外圈座L 形方案和T 形方案計算比較
該計算結果主要用於比較L 形方案和T 形方案在結構受力情況上的變化，但由於模型做了一定簡化，其計算值並不能作為結構實際受力的結果參考, 實際受力需進行詳細建模。
3 方案創新性和應用實例
“振華30”輪是世界上單臂起重量最大的全回轉起重打撈工程船，單臂最大起重量為12 000 t。如此龐然大物，中心回轉裝置上部結構，包括臂架、人字架、桁框架、回轉底盤等的安裝及拆卸都需要付出極大財力、物力、人力。因此，其中心回轉裝置采用此易拆卸型設計，回轉軸承直徑為6.5 m，整個回轉軸承分為18 段duan，一yi旦dan回hui轉zhuan軸zhou承cheng損sun壞huai或huo磨mo損sun到dao極ji限xian時shi，便bian可ke以yi將jiang軸zhou承cheng外wai圈quan座zuo脫tuo落luo至zhi下xia部bu固gu定ding結jie構gou上shang，露lu出chu回hui轉zhuan軸zhou承cheng，從cong而er方fang便bian對dui回hui轉zhuan軸zhou承cheng部bu分fen或huo全quan部bu進jin行xing更geng換huan、維護等，目前該方案應用良好。
4 結論
中(zhong)心(xin)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)的(de)承(cheng)載(zai)較(jiao)大(da)，使(shi)用(yong)頻(pin)繁(fan)，由(you)於(yu)中(zhong)心(xin)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)安(an)裝(zhuang)在(zai)回(hui)轉(zhuan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)，若(ruo)軸(zhou)承(cheng)損(sun)壞(huai)或(huo)磨(mo)損(sun)至(zhi)極(ji)限(xian)時(shi)，則(ze)需(xu)付(fu)出(chu)巨(ju)大(da)人(ren)力(li)和(he)經(jing)濟(ji)成(cheng)本(ben)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)更(geng)換(huan)。本(ben)文(wen)提(ti)出(chu)一(yi)種(zhong)易(yi)拆(chai)卸(xie)型(xing)中(zhong)心(xin)回(hui)轉(zhuan)裝(zhuang)置(zhi)，輕(qing)鬆(song)實(shi)現(xian)軸(zhou)承(cheng)外(wai)圈(quan)座(zuo)的(de)脫(tuo)離(li)，便(bian)於(yu)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)的(de)損(sun)壞(huai)後(hou)更(geng)換(huan)，解(jie)決(jue)了(le)回(hui)轉(zhuan)軸(zhou)承(cheng)製(zhi)造(zao)、安裝和更換維護技術難題。同時，提出兩種軸承外圈座型式，並通過有限元計算比較了軸承外圈座L 形結構和T 形結構的受力變形情況，該分析思路和結果對其他設計具有一定參考價值。
參考文獻
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