50T柱式海洋平台起重机回转支承机构的研究

李晓光 张敬 徐晓波 陆洋

摘要：本文主要闡述了50T柱式海洋平台起重机回转支承机构的结构形式，以及MGB材料轴承的应用，为海洋平台起重机的设计提供帮助。

关键词：平台起重机;MGB;回转支承;径向轴承;推力轴承

1.概述

海洋平台起重机是广泛应用于海上各种钻井平台、采油平台、生活平台、起重船以及其它工程船舶上的起重机，是平台与外界及平台内部货物搬运的主要工具，是海洋工程中必不可少的设备之一。平台起重机的可抗风性、耐防腐性、可维修性及安全可靠性等要求都很高。目前柱式海洋平台起重机是各海洋平台制造厂家所最为青睐的结构形式。本文以50T柱式海洋平台起重机为例，对平台起重机的回转支承机构进行研究。

2.50T柱式海洋平台起重机结构

50T柱式海洋平台起重机的主体框架由一个固定中柱与可旋转的上门架机构和下转台机构组成，还包括臂架、机械房、操作室、主钩、副钩、主起升机构、副起升机构、变幅机构等。臂架通过铰点与下转台机构连接，吊杆、机械房、操作间等安装在可旋转的上门架结构上。在中间基柱上部和下部各有轴承抱在柱子上，上部轴承主要承受通过变幅钢丝绳传递过来的拉力以及起重机旋转部分的重力，下部的轴承主要承受通过吊臂传过来的推力和转动产生的摩擦力。两个轴承本身不承受倾覆力矩，倾覆力矩基本上由中间基柱承担。所以，只要立柱不倒起重机就不会倾覆。

起重机主要技术参数：

主钩和副钩最大起升高度均为90米;

主钩起升速度为：0—21m/min;

副钩起升速度为：0—21m/min;

主钩在平台内起升时，13.7米半径范围内，起升能力为50T，在13.7米至38.1米范围内起升能力逐步下降，在38.1米处起升能力为17吨;

主钩在平台外起升时，10.7米半径范围内，起升能力为40T，在10.7米至38.1米范围内起升能力逐步下降，在38.1米处起升能力为6吨。

3.回转机构主要技术参数及组成

在功能和结构上讲，回转部位是平台起重机最为关键的部位之一，它既承担上门架机构和下转台机构的自重，又承担起吊时各种组合载荷，回转机构设计合理与否直接关系到起重机能否安全可靠地运行。

回转机构的主要技术参数如下：

额定起重量50T（全回转）

起重机回转范围360°

马达输出扭矩2×418N.m

回转速度0～1RPM

制动器制动力矩2×734N.m

减速机速比243

起重机回转支承机构分为顶部机构和底部机构两部分，顶部机构与上门架连接，底部机构与下转台连接，门架与转台通过销轴把合在一起。回转机构的驱动装置位于底部，主要由回转马达、回转制动器、回转减速机三部分组成，均固定在下转台之上。回转马达通过花键连接回转制动器，回转制动器通过花键把动力传递给回转减速器，回转减速器通过小齿轮与固定在中间基柱上的大齿轮配合完成回转动作。

3.1底部回转支承机构

3.1.1底部回转支承机构结构形式

底部回转支承机构主要由直通式压注油杯、下轴承、轴承盖板、轴承限位块等组成。

下轴承由四块完全一样的MGB材料的1/4圆环对接而成，位于中间基柱与下转台之间，主要承担下转台与中间基柱间的摩擦力。四件轴承限位块分别焊接在转台内圈的四个象限位置，一方面为了方便轴承的安装，另一方面带动轴承与下转台一同旋转。四件直通式压注油杯分别安装在下轴承的上方，为保证良好的润滑效果，下轴承内圈开有横纵互通的沟槽。

MGB材料基本参数：拉伸强度（MPa）≥70;冲击强度（MPa）≥100;压缩强度（MPa）≥120;使用温度（℃）=-40～+100;极限值（MPa×m/s）=12;摩擦系数（油润滑）=0.02～0.04。

3.1.2底部回转支承机构的安装

在平台起重机整体装配时，用吊车将下转台套入中间基柱，放置平稳后用相应工装固定，保证下转台与中间基柱间的空隙均匀，将下轴承的四个分体分别沿轴承限位块装入此空隙。检查无误后，用螺栓将轴承盖板与下转台把紧，将下轴承固定，最后将四件直通式压注油杯分别与下轴承的四个分体安装好。由于各轴承内圈外圈均为间隙配合，所以全程不需要加热，安装非常方便。

3.2顶部回转支承机构

3.2.1顶部回转支承机构结构形式

顶部回转支承机构主要由直通式压注油杯、上层径向轴承、下层径向轴承、推力轴承固定圈、推力轴承、径向轴承限位块等组成。推力轴承由四块完全一样的MGB材料直角形状的滑动轴承对接而成，位于中间基柱支承座板与上门架底板之间。推力轴承固定圈焊接在上门架之上，用于固定推力轴承，并且在旋转时带动其与上门架一同旋转。上层径向轴承与下层径向轴承均由四块完全一样的MGB材料的1/4圆环对接而成，径向轴承限位块同样焊接在上门架内圈的四个象限位置。四件直通式压注油杯分别安装在上层径向轴承之上，上层径向轴承与下层径向轴承内圈均开有互通的沟槽，在润滑径向轴承的同时，也能保证推力轴承有足够的润滑。

3.2.2顶部回转支承机构的安装

在平台起重机整体装配时，于中间基柱支承座板上划出推力轴承的位置线，然后按样线将推力轴承对接好，并用相应工装固定。将上门架整体吊装，放置于推力轴承之上，保证推力轴承固定圈完全套入推力轴承;用吊车扶正上门架，将下层径向轴承的四个分体分别沿径向轴承限位块装入上门架与中间基柱间的空隙;将四件直通式压注油杯分别与上层径向轴承的四个分体组装好，将组装好的上件用同样办法装入上门架与中间基柱间的空隙。最后将下转台与上门架用销轴把合好，安装完毕。

4.结束语

目前国内普遍采用滚子轴承的形式，在同等的承载能力下，滚子轴承形式滚道直径通常较大，需占用大面积空间，且在海上高盐雾的环境下极易腐蚀，假若轴承损坏，需要将门架及下转台整体起吊拆卸。而该种机构形式承载力强、结构性好、故障率低、维修方便、成本低廉，很好的解决了平台起重机回转支承机构占用空间大、维修不便等问题，而且MGB材料的耐腐蚀能力极强，大大的增加了起重机的安全可靠性，提高了起重机的工作效率。

参考文献：

[1]谢惠强.1100t海洋平台起重机的回转机构.大连华锐重工集团股份有限公司港口机械制造事业部