解析絞吸挖泥船橋架維修耳軸裝備與使用

孔華杰 李杰

摘 要：絞吸挖泥船裝機(jī)功率越來越大，導(dǎo)致橋架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越強(qiáng)，因此橋架的重量越來越重，定期檢驗橋架耳軸的使用情況和維修便成為一個巨大的難題。當(dāng)橋架系統(tǒng)設(shè)計配備維修耳軸時，可以便捷地進(jìn)行橋架維修。本文主要闡述了橋架維修耳軸設(shè)計過程中的控制要點和使用過程中注意的事項。

關(guān)鍵詞：橋架系統(tǒng);維修耳軸;橋架耳軸

隨著我國疏浚行業(yè)裝備規(guī)模越來越大，更多的大型和重型絞吸式挖泥船陸續(xù)裝備，我國在疏浚裝備的建造和使用上已經(jīng)處于世界第一梯隊。絞吸式挖泥船的施工環(huán)境惡劣，主要施工設(shè)備都需要定期進(jìn)行檢查和更換備件，因此如何高效安全地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)及維修作業(yè)也成為疏浚行業(yè)的一個難題。

對于絞吸式挖泥船的橋架來說，橋架耳軸系統(tǒng)的定期檢查和保養(yǎng)是非常必要的，但是由于橋架重量動輒幾百噸上千噸，一般修理廠很難具備如此的起重能力，因此橋架耳軸系統(tǒng)難以進(jìn)行定期維護(hù)檢查，都是壞了在進(jìn)塢維修。即便是橋架耳軸結(jié)構(gòu)損壞，需要維修，船廠也都是制作龐大數(shù)量的工裝來拆解橋架耳軸系統(tǒng)，工作量很大，成本高。

1 橋架系統(tǒng)介紹

橋架為用于安裝絞刀、絞刀驅(qū)動裝置和吸泥管線的結(jié)構(gòu)物，通常位于船體凹槽內(nèi)，一端鉸接在船體上，另一端通過滑輪和橋架鋼纜懸掛在橋架吊架上。橋架通常設(shè)計為繞耳軸轉(zhuǎn)動，以滿足絞吸式挖泥船的最小挖深和最大挖深的要求。在船舶航行時，橋架兩側(cè)的固定銷插入船體（龍門架），并在橋架和龍門架之間設(shè)有楔塊等固定設(shè)施，橫向固定橋架。

橋架上安裝的疏浚設(shè)備通常包括：絞刀及其驅(qū)動裝置、水下泵和驅(qū)動裝置、起升滑輪組、橫移滑輪、橋架耳軸鎖固裝置、吸排管系、油、水、電拖鏈等。典型橋架布置圖如下圖1。

2 橋架耳軸系統(tǒng)布置典型節(jié)點

橋架耳軸系統(tǒng)是連接橋架與船體結(jié)構(gòu)，橋架能夠圍繞耳軸旋轉(zhuǎn)并能在不同挖深下作業(yè)。耳軸系統(tǒng)主要有橋架套和船體套以及耳軸組成，在實際使用過程中耳軸可以在橋架套或船體套其中的一個內(nèi)運動，另一個與耳軸相對靜止。為了保證耳軸系統(tǒng)的安全可靠，一般會在耳軸外鑲套青銅襯套，待青銅襯套磨損到一定程度后，拆除耳軸，更換青銅襯套。

由于橋架總體重量大，施工過程中橋架需不斷地調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度保證作業(yè)深度，因此活動端的耳軸會有磨損。當(dāng)挖泥船在高負(fù)荷工作時，橋架的震動傳遞到耳軸上會進(jìn)一步加劇耳軸的磨損。

如圖2為典型的耳軸系統(tǒng)。

1、橋架耳軸鑄鋼套;2、船體耳軸鑄鋼套;3、耳軸;4、銅套。

根據(jù)上圖，當(dāng)銅套磨損嚴(yán)重需要更換時，需要將耳軸全部抽出，這時就需要將整個橋架系統(tǒng)進(jìn)行固定。

3 不配備維修耳軸的橋架維修方式

由于絞吸式挖泥船的橋架重量重，且在船體開槽內(nèi)施工很不方便。以我國4500方/時級某型絞吸式挖泥船為例，其橋架重量約1400噸，橋架與船體間隙最小處為20mm，最大間隙約100mm。如果需要更換耳軸銅套就必須制作一套工裝，將整個橋架撐起，并固定牢靠。

當(dāng)橋架系統(tǒng)不配備維修耳軸時，更換船體耳軸鑄鋼套內(nèi)的任何零部件，都需要將橋架移出船體開槽，讓整個船體耳軸鑄鋼套外側(cè)沒有任何干涉結(jié)構(gòu)。如此一來就需要使用滑軌等更為復(fù)雜的工裝，將整個橋架移出船體開槽。

圖3為典型的橋架移除移運工裝方案。

為了橋架的安全移運，軌道上方需制作整體式的平臺，并與橋架焊接牢固。然而軌道移運有它的局限型，首先軌道移運前，要首先將橋架頂起，使耳軸脫離并拆除，其次要確保平臺與橋架的焊接過程中保證橋架的位置高度不變，否則將影響復(fù)裝。

在沒有配備橋架維修耳軸時，橋架耳軸的維修將變成一個及其復(fù)雜且龐大的維修項目，往往工裝和時間成本高出維修維護(hù)件的幾百倍甚至幾千倍。

4 橋架維修耳軸

為了更好地維護(hù)船舶，橋架維修耳軸已經(jīng)成功的應(yīng)用在了新型的絞吸挖泥船上面，配備維修耳軸的成本很低，且不影響真?zhèn)€橋架的布局。能夠預(yù)見的是維修耳軸將大大的便利橋架耳軸系統(tǒng)的維護(hù)工作，甚至在某些情況下，無須進(jìn)塢就可以對橋架耳軸進(jìn)行維修保養(yǎng)。

4.1橋架維修耳軸的布置

橋架維修耳軸通常布置在橋架重心附近靠近橋架耳軸側(cè)，典型的布置如圖4。

維修耳軸原理是設(shè)計一套類似于橋架耳軸的系統(tǒng)，在橋架耳軸維修時充當(dāng)橋架的支撐。維修耳軸系統(tǒng)配合橋架升降系統(tǒng)，可以使橋架圍繞維修耳軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使橋架耳軸系統(tǒng)能夠分離。由此可以看出，當(dāng)配備了維修耳軸時，橋架耳軸的維護(hù)變成一個很容易操作的事情，沒有了大量的工裝焊接和移運，從而大大降低了工作量和維修成本，尤其降低了橋架耳軸維修的過程成本。

4.2橋架維修耳軸的典型結(jié)構(gòu)

維修耳軸裝備的目的是作為橋架的臨時支撐，下圖為一種典型的維修耳軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

維修耳軸通常配備一個主受力的維修耳軸、船體支撐結(jié)構(gòu)、橋架結(jié)構(gòu)、銅套。一般我們認(rèn)為橋架和銅套圍繞維修耳軸旋轉(zhuǎn)，維修耳軸僅存在微量的旋轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)，因此船體結(jié)構(gòu)側(cè)我們就不再配備銅套等。

4.3橋架維修耳軸的特點

一般的橋架維修耳軸就需要具備以下幾個特點：

4.3.1具有一定的強(qiáng)度能夠支撐整個橋架系統(tǒng)的重量

當(dāng)橋架耳軸需要維護(hù)時，維修耳軸工作，作為橋架系統(tǒng)的臨時支點，見圖4維修耳軸布置，為了橋架耳軸系統(tǒng)維修時分離足夠多，因此維修耳軸就要盡可能地遠(yuǎn)離橋架耳軸，但是又不能超過橋架重心，因此維修耳軸要布置在橋架的重心附近，此時橋架的絕大部分重量都由維修耳軸承受，因此維修耳軸必須有足夠的強(qiáng)度來支撐起整個橋架。維修耳軸系統(tǒng)的強(qiáng)度分四部分，船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耳軸強(qiáng)度、橋架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及銅套比壓，四者統(tǒng)一缺一不可。

4.3.2能夠自由旋轉(zhuǎn)，保證橋架耳軸能夠分離

維修耳軸工作時，不但要充當(dāng)橋架的支點，還要能夠保障橋架旋轉(zhuǎn)順暢。四個受力部件中，維修耳軸與銅套之間為旋轉(zhuǎn)運動副，但是由于維修耳軸是使用頻率低，因此該系統(tǒng)可配備最基本的功能，無需復(fù)雜的潤滑系統(tǒng)。維修耳軸系統(tǒng)通常都不配備主動潤滑系統(tǒng)，僅在使用時對維修耳軸的各個運動副進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)即可。為了保證橋架耳軸旋轉(zhuǎn)過程順利，維修耳軸通常都會盡可能地遠(yuǎn)離橋架耳軸。

4.3.3結(jié)構(gòu)簡單

由于維修耳軸的工作狀態(tài)和使用頻率都與橋架耳軸不同，首先橋架耳軸是橋架工作狀態(tài)下的支點，且要承受挖泥過程的沖擊和震動，因此橋架耳軸系統(tǒng)強(qiáng)度大。然而維修耳軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度僅需要滿足橋架旋轉(zhuǎn)即可，且盡量利用已有的船體和橋架結(jié)構(gòu)。

4.3.4便于維護(hù)

橋架維修耳軸系統(tǒng)作為用于維修橋架耳軸系統(tǒng)的工具，因此維修耳軸要具備良好的可維護(hù)性，因此橋架維修耳軸應(yīng)布置在常開甲板或者易到達(dá)的地方，并有充足的空間進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。由于維修耳軸使用頻率很低，維修耳軸應(yīng)還具備組裝簡便，在需要的時候可以快速組裝，不用時也可以拆除放入備件艙室保存。

4.4橋架維修耳軸的使用

維修耳軸的基本工作原理已在“4.1橋架維修耳軸的布置”中進(jìn)行解釋，這里我們僅介紹使用過程和使用過程注意事項。

為了更好地使用維修耳軸首先我們要做好準(zhǔn)備工作：

（1）移除橋架上面的活動物體，無法移除的需要就地固定，由于橋架傾斜的角度較大，原有的通道可能無法使用，這就需要重新搭設(shè)安全通道，確保施工安全。

（2）檢查橋架拖鏈的布置方式，如果橋架旋轉(zhuǎn)過程中拖鏈存在干涉，應(yīng)及時拆除拖鏈的干涉部件使拖鏈處于自由狀態(tài)。

（3）組裝好維修耳軸，檢查運動副的清潔情況，并涂抹好潤滑脂，將維修耳軸反復(fù)插入銅套內(nèi)，檢查有無卡滯情況。

（4）在維修項目實施前，還要檢查起升系統(tǒng)，檢查剎車情況，如有條件可以對絞車進(jìn)行剎車堵轉(zhuǎn)試驗，確保剎車安全可靠。

做好了上面4項工作我們就具備了維修的基本條件。下面介紹維修工作和順序。

（1）操作橋架起升系統(tǒng)絞車，提起橋架，使維修耳軸能夠順利插入橋架結(jié)構(gòu)銅套內(nèi)。

（2）插入維修耳軸，緩慢釋放橋架，使維修耳軸受力，檢查受力部件。

（3）調(diào)整起升系統(tǒng)使橋架圍繞維修耳軸旋轉(zhuǎn)，并使橋架耳軸系統(tǒng)正好處于不受力狀態(tài)下。

（4）拆除橋架耳軸的相關(guān)部件，并將耳軸拿出。檢查耳軸系統(tǒng)的使用情況，確定修理位置。如果僅僅維修耳軸，那么我們就不需要調(diào)整橋架位置，保持當(dāng)前狀態(tài)，待耳軸維修后，復(fù)位安裝即可。

（5）如果需要維修和更換“耳軸系統(tǒng)典型圖”中的船體耳軸鑄鋼套的任何部件，就需要繼續(xù)傾倒橋架，使其圍繞維修耳軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至船體耳軸鑄鋼套全部露出。這時橋架的傾斜角度很大，維修船體耳軸鑄鋼套的時間一般比較長，為了保證安全，絞車的所有剎車必須處于工作狀態(tài)，并焊接適當(dāng)?shù)膭傂灾问箻蚣鼙３譅顟B(tài)。

（6）待維修工作結(jié)束，拆除所有支撐，操作起升系統(tǒng)，使橋架圍繞維修耳軸旋轉(zhuǎn)，復(fù)位至橋架耳軸安裝位置，復(fù)位安裝橋架耳軸。

至此維修橋架耳軸的工作流程全部結(jié)束。

從工作流程可以看出使用維修耳軸進(jìn)行檢修，僅是為了安全做了部分剛性支撐，工作量相對于移運橋架來說，非常小，且難度低。從項目實施角度來看，采用維修耳軸相對于移運來說，可實施性更高，施工密度低但效率更高，同時也更為安全可控。

5 總結(jié)

我國絞吸挖泥船的設(shè)計建造已經(jīng)由大向強(qiáng)轉(zhuǎn)變，由粗獷向精良轉(zhuǎn)變。以往的絞吸挖泥船，在設(shè)計建造時沒有配備維修耳軸用于橋架耳軸的維修，但是隨著我國絞吸船的設(shè)計建造和使用都已經(jīng)逐步成熟，一些新的設(shè)計和使用理念被引入到船舶的設(shè)計和建造上來，維修耳軸就是這樣一個成熟的例子。

通過設(shè)計一個簡單的維修耳軸，在較小的成本投入下，解決了以后維護(hù)的大問題。而我國最先進(jìn)的絞吸式挖泥船天鯤號，更是通過維修耳軸實現(xiàn)了上下絞點的切換。這是我國疏浚人智慧的結(jié)晶，也是我國疏浚走強(qiáng)的階梯。