两种十字头销拆装工具的对比

2023-11-12刘海洋朱海雷张小南

压缩机技术 2023年5期

刘海洋，朱海雷，张小南

(沈阳鼓风机集团往复有限公司，辽宁沈阳 110869)

1 引言

往复活塞式压缩机在石油、化工领域应用广泛，在压缩气体的工艺流程中始终占据着主导地位。随着科技的进步和技术水平的发展创新，市场对往复活塞式压缩机的要求也在不断提高，需要处理的气量越来越大，压缩比越来越大，压缩机的排气压力也越来越高。因此，为了迎合市场的需求，往复活塞式压缩机的发展趋势为机组越来越大，能力越来越强。由此，大推力的往复式压缩机应运而生。但是，往复活塞式压缩机在工作能力大大增强的同时，其自身零部件的重量也随之剧增。往复活塞式压缩机组设计时，设计者首要考虑机组运行的经济性、可靠性以及使用寿命，保证机组的主要功能。其次，就要考虑压缩机组的结构应紧凑，占地面积尽量小。因此，往复活塞式压缩机单件零件质量大，检修空间受限，拆装困难的问题逐渐展现出来。

往复活塞式压缩机相对其它种类的压缩机而言，构成零件众多，其中，易损件也相对繁多，很多零件需要定期检修、更换，因此，压缩机的拆装、维修工作相对繁重。

十字头部件结构复杂、组成零件多，十字头部件安装示意如图1。十字头部件是连接摆动的连杆和往复运动的活塞杆的部件，承载着连杆和活塞的全部受力，是压缩机至关重要的组成零件，随着机组的大型化发展，其重量也越来越大。例如，气体力为125 t的往复活塞式压缩机的十字头销，长500 mm，直径Φ250 mm，为圆柱体结构，其零件重量达200 kg。在装配十字头部件时，十字头销的拆装尤其困难。十字头销体积小，作业面无法展开，不能多人进行同时作业。单件零件质量大，单独依靠某一两个工人的人力无法搬运、安装。而且，十字头销在装入十字头体后基本没有多余的部位裸露在十字头体的外面，没有位置设置吊装点，因此，十字头销也无法直接使用机械设备进行吊装。十字头部件在与压缩机机身装配时，先将十字头体就位于机身滑道上，然后将连杆小头就位到十字头体内，最后插装十字头销。工人是在边长600 mm的一个正方形(以气体力为125 t的往复活塞式压缩机为例)的机身滑道窗口内安装十字头销。十字头销的安装检修空间狭小，所能采用的辅助安装工具也受到限制。因此，需要制造一种专用工具，用于十字头销的拆装。

图1 十字头部件安装示意

2 十字头销拆装工具的技术要点

由于往复压缩机组的大型化发展，十字头销拆装工具的应用将十分广泛。因此，要求此工具具有以下技术要点。

(1)十字头销拆装工具应满足功能性需求。工人采用该工具后能顺利的完成十字头销的拆装工作，保证安装质量。同时，要便于工人掌握操作的方法。

(2)十字头销拆装工具应满足安全性要求。使用该工具过程中应安全可靠，能够保证设备和操作人员的安全，减少意外的发生，避免财产损失和人员伤亡。

(3)十字头销拆装工具应满足经济性要求。要求拆装工具应结构简单，制造容易，成本低廉。

(4)十字头销拆装工具应提高生产效率，减小工作强度，降低施工成本。

3 十字头销拆装工具介绍

根据上述的技术要点及情况分析，十字头销的拆装需要一个特制的工具。首先，对十字头销的结构进行分析。十字头销为圆柱体结构，销体内分布轴向和径向油孔，用于润滑油的输送。十字头销的圆柱面与十字头体和连杆小头瓦配合，没有多余的部位裸露在外面，无设置吊点的位置。十字头销的两端面各加工有4个螺纹孔，用来固定十字头销挡板，防止十字头销从十字头体中脱落。先吊装就位十字销至十字头体内，待装配调整合格后，再安装十字头销挡板。在吊装就位十字头销的过程中，十字头销侧面的4个螺纹孔是不安装任何零件的，是闲置的。因此，可以利用这4个螺纹孔将十字头销紧固在拆装工具上，把十字头销和拆装工具组装成一个整体，工人对这个整体进行吊装，完成十字头销的拆装。

下面介绍了2种拆装工具，用于拆装十字头销。

3.1 工具一

该拆装工具主要材料为槽钢和钢板。用三段槽钢焊接成一个“C”形框架结构，如图2。横梁B的长度应保证十字销在就位至十字头体时立柱与机身十字头滑道方窗不会干涉碰撞。立柱的长度应大于十字头滑道中心线距机身顶部的高度，保证安装十字头销时，横梁A不会与机身顶部干涉碰撞。横梁A的长度大约为横梁B长度的2倍。在横梁A的中间位置纵向排布3个光孔，用于安装吊环螺栓和螺母。通过调整吊环螺栓的安装位置，可以改变吊点与十字头销和拆装工具整体重心的相对距离，调整吊装状态，使十字头销处于水平状态。

图2 吊装十字头销示意图

立柱和横梁的拼接处为拆装工具受力条件最苛刻，最薄弱的位置。因此，两侧面分别设置加强筋板，与横梁和立柱进行焊接。加强筋板能够大大提高结构件的强度，减小了横梁和立柱的变形。

件号7连接板为圆形钢板，用于连接十字头销。其直径略小于十字头销外径，连接板焊接在横梁B上。连接板上加工4个Φ18 mm光孔，孔中心距与十字头销端面的4个M16螺纹孔(安装十字头销挡板用)中心孔距相同。通过件号5紧固螺栓，可以将十字头销紧固在连接板上。

使用该工具吊装十字头销的示意具体如图2。

3.2 工具二

该工具主要材料为槽钢和钢板。横梁为槽钢；连接板为圆形钢板，其直径略小于十字头销外径，焊接在横梁的一端，见图3。连接板上加工4个Φ18 mm光孔，孔中心距与十字头销端面的4个M16螺纹孔(安装十字头销挡板用)中心孔距相同。通过件号4紧固螺栓，可以将十字头销紧固在连接板上。

图3 吊装十字头销示意图

在横梁靠近连接板的位置纵向排布3个光孔，用于安装吊环螺栓和螺母。通过调整吊环螺栓的安装位置，可以改变吊点与十字头销和拆装工具整体重心的相对距离，调整吊装状态。

该工具吊装十字头销示意具体如图3。

3.3 两种工具综合对比

使用以上两种工具均能实现对十字头销的拆装，但也有各自的优缺点：

工具一的优点是：

(1)保持平衡性能好，不需要借助外力就能保持十字头自身平衡，不易失稳，安全性高。吊装时，吊点的位置不可能刚好选择通过重心的垂线上，因此，十字头销不可能保证完全水平，需要借助人工外力保持水平。使用该拆装工具所需的外力很小，即使当外力突然撤销时，拆装工具的倾覆翻转幅度很小，所以安全性高。

(2)所需的检修空间较小，操作方便。使用该工具所需的检修空间主要为十字头销及拆装工具的投影的面积，使用该工具需要的操作空间小。该工具回转半径小，操作灵活，更方便作业人员施工。

(3)该工具自身具有一定的平衡能力，所需借助保持十字头销平衡的外力小，作业人员的劳动强度更小。

工具一的缺点：

相对于工具二，结构相对复杂，制作工序相对繁琐。外形尺寸较大，自身搬运和存储时，占据空间较大。

工具二的优点是：

结构简单，构成件少，制造容易，重量较轻，操作方便。

工具二的缺点：

(1)保持平衡性能欠缺，易失稳，安全性相对较低。吊装时，吊点的位置不可能刚好选择通过重心垂线上，因此不可能保证十字头销完全水平，需要借助人工外力保持水平。使用该工具所需的外力相对较大，当外力突然撤销时，工具会产生接近90°的倾覆翻转，转动幅度很大，十字头销与该工具翻转过程中可能会造成周边的人员或设备损伤，所以安全性欠佳。

(2)所需的检修空间较大。该工具的横梁较长，所需要的回转半径较大。在使用过程中，会受到压缩机检修空间的制约。只能用于2列及以下的十字头销拆装，对于4列及以上的压缩机，机身滑道方窗受空间限制，无法使用该拆装工具。

(3)该工具保持自身平衡能力较差，所以借助保持十字头销平衡的外力大，作业人员的劳动强度相对更大。

综上所述，工具一的优点更为突出，尤其是在维修空间受限的4列及以上的多列压缩机拆装过程中，效果更为明显。工具二只适合于操作空间相对较大的2列及以下的压缩机拆装过程中，但安全性还是相对差些。因此，工具一更适用于十字销的拆装作业。

4 装配流程

首先，将压缩机机身就位、调整合格后，紧固机身地脚螺栓。其次，将曲轴就位于机身轴承内，调整、修配曲轴与机身轴承的接触情况。然后，就位十字头体，将十字头体放置于机身滑道上。最后，吊装连杆部件，将连杆部件小头插入十字头体内，保证十字头销孔和连杆小头销孔对齐，将连杆部件大头安装在曲轴曲柄销上。完成上述操作后，即可进行十字头销的安装：

(1)将十字头销拆装工具与十字头销用紧固螺栓固定。

(2)调整吊环螺钉及螺母在横梁A的位置，使拆装工具与十字头销的整体更趋近于平衡，尽量保持十字头销水平。

(3)吊装十字头销，吊装十字头销拆装工具与十字头销这个整体，使其十字头销穿入十字头销孔及连杆小头，达到设计要求位置。

(4)将拆装工具的紧固螺栓拆除，即完成十字头销的安装。