液压拉伸工具在船用上紧和松脱中的应用

液压拉伸工具在船用上紧和松脱中的应用

1因操作不当,导致价值取向上的误操作该液压机是目前船舶上常用的一种设备，用于连接和松脱螺钉。大多中、低速柴油机不仅贯穿螺栓、地脚螺栓的上紧和松脱采用液压拉伸工具,而且排气阀螺栓、汽缸盖螺栓也同样采用。正确使用液压拉伸工具不但能较为准确的控制螺栓的预紧力而且能让操作人员省时省力。但使用中有一些需要特别注意的事项,操作不当就会出现很多意想不到的麻烦和故障,不但起不到省时省力的效果,有时甚至引发事故。如某船船员在船靠韩国码头时吊缸,用液压拉伸工具拆缸头螺帽。等到缸头螺帽松脱,拉伸器油压卸掉以后,拉伸器千斤顶却从缸头螺栓上拆不下来。轮机长、大管轮对照说明书分析查找,也想不出办法,就是拆不下来。最后只好通过船东,请日本厂方专家坐飞机去韩国才解决问题。又如某集装箱船靠苏丹码头,停泊时间16h,轮机长安排主机吊缸(正常情况吊一个缸只需6～8h),结果却因吊缸时间过长,发生延误开航时间,耽误船期3h的事故。原因就在用液压拉伸工具拆装缸头螺帽时,出现千斤顶内部密封环频繁损坏漏油。因多次更换密封环而返工,拖延了吊缸时间。下面从液压拉伸工具的基本原理着手,分析探讨该装置在使用操作中必须注意的事项以及如不注意则可能导致的后果及其原因,最后总结出操作不当导致故障时的处理措施,供大家参考。2缸头螺帽10在缸头旋紧或松脱MANB&W型柴油机液压拉伸工具的结构原理图,如图1所示。它主要包括高压油泵1、高压软管2、分支器3以及千斤顶4和间隔环8等。千斤顶4又由液压活塞6、液压油缸7、密封环11以及快速接头5和放气螺栓12组成。液压拉伸器包括千斤顶4和间隔环8,其工作原理是利用螺栓13本身材料的弹性变形借助油压的力量使螺栓13受拉伸长和变细(直径减小),然后轻易地将螺帽10上紧或松脱。以吊缸时用液压拉伸器拆缸头螺栓为例。工作时,间隔环8套在缸头螺帽10的外圈,并与汽缸盖上平面9接触。因为间隔环8的高度和内径都大于缸头螺帽10,所以缸头螺帽10在间隔环的内圈中就有空间可以进行旋紧或旋松。间隔环的主要作用就是给缸头螺帽10提供可以旋松或上紧的空间。千斤顶液压活塞6的内螺纹旋在缸头螺栓13的外螺纹上。压力油充满环形空间A后,产生使液压活塞6向上和液压油缸7向下分离的趋势。这种趋势使得液压油缸7通过间隔环8的传递,对缸盖上平面9产生向下的压力N1(间隔环上平面与液压油缸7、下平面与缸盖接触而传递力);液压活塞6通过内螺纹的传递,对缸头螺栓13产生向上的拉力N2。实际上N1和N2是一对相互作用力,大小相等方向相反。环形空间A的油压越高,产生的拉力N2越大,达到一定值时缸头螺栓13会因受拉而伸长(缸盖和机体都是非塑性材料,受压力N1后产生的变形量可以忽略);继续升高油压至规定值时,缸头螺栓13承受千斤顶4的拉力大于缸头螺帽10的预紧力,缸头螺帽10与汽缸盖上平面9的接触应力消失,使得缸头螺帽10处于松弛状态。此时,用专用扳杆B穿过间隔环8的环形窗口,插入缸头螺帽10侧面的圆孔就可以轻易地将螺帽10松脱或上紧。3在使用和分析该设备时，应考虑并分析以确定应用程序中的注意事项(1)气阀螺栓的压力如MANB&W型柴油机,其汽缸盖螺栓、排气阀螺栓、贯穿螺栓、地脚螺栓以及主轴承、中间轴承、推力轴承的压盖螺栓等都配有各自的一套液压拉伸器。从外观上它们很相似,如用于缸头螺栓的一套与用于排气阀螺栓的一套都是一组4个,其液压活塞的内孔直径及螺纹也一样,就是说它们既可以装上排气阀螺栓又可以装上缸头螺栓,且都是泵压至90MPa。区别在每一套液压拉伸器,其液压油缸内部环形空间A的承压面积和液压活塞的最大允许升程不一样。因此,同样泵压至90MPa,用于不同螺栓的千斤顶对螺栓产生的拉力并不一样。液压活塞的最大允许升程是指活塞在压力油的作用下相对于油缸的最大允许位移,该位移达到最大允许值时,如果油压继续升高,会因活塞继续上升,活塞下方的泄油孔D就会接通液压油而泄压,从而确保螺栓不被拉坏或拉断。如果把用于排气阀螺栓的液压拉伸器用来拆缸头螺帽,则会因环形空间A的承压面积小,泵压至90MPa时,产生的拉力小,其拉力不能超过缸头螺帽的预紧力,最大允许升程也小,螺栓受拉伸长量不够,使螺帽不能处于松驰状态而拆不动;反过来,如果把用于缸头螺栓的液压拉伸器用来拆排气阀螺帽,泵压至90MPa时,则会因产生的拉力大,最大允许升程也大,螺栓被拉时会伸长过度,导致被拉坏甚至被拉断。(2)千斤顶4的维护首先千斤顶液压活塞6的内孔螺纹和缸头螺栓10的外螺纹一定要清洁干净,最好在螺纹上涂一层二硫化钼,以便拆装顺利。因为千斤顶4和螺帽10都是圆形的,没法用扳手扳,更不能用榔头敲,专用扳杆B的力是很小的。千斤顶4也是用专用扳杆B插入活塞6侧面的圆孔中扳动的。因此一有咬住就拆不下来。平时为了保证螺纹的清洁和不受损伤,液压拉伸器都放在随机配送的专用工具箱内;各种螺栓的外露部分,如汽缸盖螺栓、排气阀螺栓、贯穿螺栓、地脚螺栓等,露在螺帽上面的螺杆都套上专用的保护罩。其次,与间隔环下平面接触的缸头或机座平面一定要清洁干净。否则在拉伸螺拴、承受压力的时候,液压活塞6与液压油缸7会因间隔环接触不平而产生歪斜。因为液压活塞6是旋在螺拴上,它的中心线与螺栓中心线重合,总是垂直水平面,而间隔环的中心线会因间隔环与缸头或机座平面接触不平产生歪斜。这样,活塞与油缸之间的密封环11就会因歪斜而受力不均,导致密封环损坏漏油。(3)反旋回流0.51.5圈的反旋螺栓局部收缩首先看松脱螺帽的过程:如图1,千斤顶4装上螺栓13之前,螺栓13受螺帽10的预紧力而处于拉伸伸长状态,设此时螺栓的长度为L1;而在螺帽10松脱,千斤顶油压卸掉以后,要拆下千斤顶4时,螺栓既不受螺帽的预紧力也不受千斤顶4的拉力,已收缩至自由状态,设此时螺栓13的长度为L2。显然L1大于L2,其差值ΔL=L1-L2为螺栓的收缩量。反旋退回0.5～1.5圈的目的就是在千斤顶4与间隔环8之间留出一定的间隙S,即给螺栓提供收缩量ΔL(S≥ΔL)。如果不留间隙S,就会导致千斤顶到时候拆不下来。原因是千斤顶通过液压活塞内螺纹旋在螺栓上,跟螺栓连成一体。所以螺栓的收缩会带着千斤顶一起下移,如果在千斤顶与间隔环之间没有预留间隙,千斤顶的下移就没有空间,螺栓的收缩受到阻碍,使得千斤顶和间隔环一起压向缸头平面。这样,千斤顶、间隔环、螺栓及缸头就会因螺栓的收缩受阻而产生的拉应力咬在一起拆不下来。不难分析,上紧螺帽的过程正好与此相反。不但不用在安装千斤顶时留出间隙,螺帽上紧后,油压一泄掉,在千斤顶和间隔环之间还会出现一定的间隙,千斤顶不会拆不下来。(4)反旋回流2.5圈间隙量的测量螺栓越长,受拉时的伸长量ΔL越大,液压活塞的最大允许升程就要设计得越长,在千斤顶和间隔环之间需要留出的间隙S也要越大,S至少要等于ΔL。如图1中的表,是MANB&W7S70MC-C柴油机的具体规定:若液压活塞的最大允许升程只有10mm(如用于排气阀螺栓的拉伸器,因排气阀螺栓短且细),在千斤顶旋到与间隔环上平面接触后就只要反旋退回0.5圈,即在千斤顶和间隔环之间只需留出3mm的间隙量;而若液压活塞允许的最大升程是25mm(如用于贯穿螺栓的拉伸器,因贯穿螺栓长且粗),则要反旋退回1.5圈,即留出的间隙量要10mm。此间隙量可用塞尺C测量,必须符合要求,过大过小都不行。因为此间隙会使千斤顶的一部分升程失效:泵油加压时,由于此间隙的存在,压力油会将液压油缸7往下推,直到液压油缸7下滑到与间隔环8的上平面接触,填充此间隙S后,千斤顶才开始对螺栓13产生拉力。液压油缸7的这一下滑量M(M=S)是填充间隙,不是拉长螺栓,也没有对螺栓产生拉力,因而它是千斤顶的无效升程。间隙量S过大,即千斤顶的无效升程过大,泵油加压时,就可能会出现千斤顶的升程已升到最大允许升程而螺栓的实际受拉伸长量却不够。这不但会使螺帽不能处于松驰状态而松不动,还会使密封环损坏。原因是活塞到达最大允许升程后,泄油孔D泄油,位于下面的密封环往往被冲坏。间隙量S过小或不留间隙,前面已有分析,会导致拉伸器到时候拆不下来。(5)千斤顶52松得太少,千斤顶油压卸掉后,螺帽10会因螺栓13的收缩而重新压紧在缸头平面9上,使螺帽10到时候拆不下来;松得太多,特别是松到与液压油缸接触时,千斤顶油压卸掉以后,千斤顶4会因螺栓13的收缩而跟螺帽10挤压在一起,产生相互作用力。这一对力通过各自螺纹的传递,使千斤顶4和螺帽10都咬在螺栓13上,拆不下来。(6)无效升程情况如果没有复位,即说明液压活塞预先就存在无效升程。则可能发生的故障和原因分析与第4点中“在千斤顶和间隔环之间留出的间隙过大”完全一样,这里就不赘述。(7)在液压表中使用的油应是纯的石油或透平油，不能使用系统油或泡沫油原因是滑油不仅粘度大,且是碱性的,易使密封圈损坏。4操作不当引起的故障通过上面的分析讨论,可以看出液压拉伸工具在使用过程中由于操作不当可能发生的故障主要有两种,也就是本文开头所举案例中的两种故障现象。(1)液压缸分离发生这种故障的原因较多,可从上面的分析中逐一排查并消除,这里不再重复。更换密封环的操作也很简单,只要分离开液压油缸和液压活塞就能轻易地更换。分离方法有两种:既可以把压缩空气吹入环形空间A,将油缸与活塞胀开;也可以把千斤顶翻过来,使快速接头端朝下,再用支架架住油缸下方的端面,然后用合适的锌块垫在活塞处于上方的端面上,轻敲锌块,活塞与油缸就能脱开。(2)螺栓的收缩故障出现这种现象的根本原因,从上面的分析可知,首先是没有充分考虑到螺栓在承受螺帽预紧力之前,即自由状态的长度L2会跟承受螺帽预紧力之后的长度L1不一样,有一个变化量ΔL(L1～L2);同时没有考虑到螺栓的收缩会带着千斤顶一起下移,所以操作时没有预先给螺栓的收缩留出间隙。这类故障不仅初次使用者因不懂而易发生,对经常操作的人来说,也会因忘记而常发生。其实只要弄清原因,要处理这种故障非常简单。发现液压拉伸器拆不下来时,只要重新接上高压软管,重新泵油升压至规定压力,将螺栓重新拉伸伸长以后,将螺帽重新上紧。此时再泄掉油压,拆掉软管,螺栓就由于重新受螺帽的预紧力,其长度又从自由状态的L2回到了受预紧力的伸长状态L1。这时,千斤顶肯定可以旋动。5希望能给实际使用者带来启示具体的操作方法很简单,说明书上也有。关键是说明书不会去解释为什么要这样操作,更不会讲违反操作规程,导致故障发生以后要怎么处理。笔者在这里的探讨,也算是给说明书的规定作一番解释,并提出违反操作规程,导致故障发生以后的补