专利名称：自升式钻台制作工装及制作方法
技术领域：
本发明涉及石油机械设备大型结构件制造技术，具体是一种自升式钻台制作工装
及制作方法。
背景技术：
石油橇装钻机自升式钻台有旋升式和伸縮式两种结构，属于大型结构件，尺寸一 般可达6mX3mX6m(长X宽X高)，承受钻井工作载荷及自重载荷。旋升式钻台和伸縮式 钻台均由台体和底座连接而成，图1、图2、图3所示是旋升式钻台结构简图，图1是旋升式 钻台台体低位时示意图，为非工作状态，台体低位是为了便于运输，图2是旋升式钻台台体 高位时示意图，为工作状态，图3是图2的侧视图。图4、图5、图6所示是伸縮式钻台结构 简图，图4是伸縮式钻台台体低位时示意图，图5是伸縮式钻台台体高位时示意图，图6是 图5的侧视图。自升式钻台台体由平台1、六个上立柱3组焊而成，六个上立柱3成三列二 行布置，底座由底板2、六个下立柱4组焊而成，六个下立柱4成三列二行布置，六个上立柱 3在平台1上的组焊位置尺寸与六个下立柱4在底板2上的组焊位置尺寸相同。旋升式和 伸縮式两种钻台结构的不同在于，旋升式钻台的台体和底座通过上、下立柱上分别焊接的 耳座5、6铰接中间立柱7连接，伸縮式钻台的台体和底座通过上、下立柱之间套装后插入销 轴8连接。 自升式钻台是大型结构件，为保证其承载能力、自如升降，对于旋升式钻台，各上 立柱与平台、各下立柱与底板组焊时，要求保证立柱轴线与平台、底板基准水平面的垂直 度、上、下立柱上分别焊接的耳座中每行三个耳座连接孔中心线之间的平行度、每列二个耳 座连接孔中心线的同轴度、各个耳座连接孔中心线所在水平面与基准水平面平行度要求， 还要保证六个上立柱、六个下立柱组焊位置尺寸。对于伸縮式钻台，要求保证各立柱轴线与 平台、底板基准水平面的垂直度，同时要保证六个上立柱、六个下立柱组焊位置尺寸，使六 个上立柱可在六个下立柱内灵活自如伸縮。 已知技术中，旋升式钻台制作时，先将平台、底板、上下各六个立柱、上下各六个耳 座制作成活，进行上、下立柱与耳座的焊接、上立柱与平台、下立柱与底板的组合焊接，然后 将台体和底座分别安装到大型专用机床上，进行整体加工耳座连接孔，通过机床加工控制 每行三个耳座连接孔中心线之间的平行度、每列二个耳座连接孔中心线的同轴度、各个耳
座连接孔中心线所在水平面与基准水平面平行度要求。上述工艺方法存在的缺点是①上 立柱与平台组焊时，各上立柱与平台基准水平面的垂直度仅借助一些简单工具如直角尺、 水平仪，依靠目测和感觉来控制，容易出现上立柱与平台存在夹角不等于90，使垂直度不能 满足要求，从而各上立柱之间的平行度达不到要求，影响到整个钻台的承载能力和刚性；同 理，下立柱与底板的组焊也存在上述问题。②在大型专用机床上整体加工耳座连接孔，对 于台体和底座这样大型结构件单件加工，从周转运输、安装、找正，调整、加工难度等诸多方 面，存在工作效率很低、生产周期长、占用生产资源较多、生产成本高、经济性不好的缺点。
已知技术中，伸縮式钻台制作时，先将平台、底板、上下各六个立柱制作成活，将上立柱套装在下立柱内并调整上、下立柱同轴及固定后，将上立柱与台体的平台组焊，最后， 将连接有下立柱的台体组件与底座的底板组焊。上述工艺方法存在的缺点是①上立柱与 平台组焊时，各上立柱与平台基准水平面的垂直度仅借助一些简单工具如直角尺、水平仪， 依靠目测和感觉来控制，同样存在上述旋升式钻台上立柱与平台组焊时存在的上立柱轴线 与基准水平面垂直度、各上立柱之间的平行度达不到要求的问题，影响到整个钻台的承载 能力和刚性；还造成上、下立柱之间伸縮困难。②上立柱套装在下立柱内调整同轴并固定的 过程费时费工，工作效率很低。
发明内容
本发明的目的是提供一种自升式钻台制作工装及制作方法，使应用本发明生产的 自升式钻台承载能力强、刚性好、升降自如，并且本发明制作方法生产钻台具有工作效率 高、生产成本低的优点。 为实现上述目的，本发明的技术方案是 —种自升式钻台制作工装，其特征在于具有一平台体，该平台体底面依照自升式 钻台的六个上立柱在平台上的组焊位置尺寸焊接有六个成三列二行布置的耳座，所述平台 体台面具有经过机床加工的基准水平面，所述各耳座的连接孔是通过将已焊接耳座的平台 体安装在机床上进行整体加工制得，从而达到每行三个耳座连接孔中心线之间的平行度、 每列二个耳座连接孔中心线的同轴度、各耳座连接孔中心线所在水平面与基准水平面平行 度要求。
应用上述自升式钻台制作工装制作自升式钻台的方法 (1)将六个上立柱和六个耳座制作成活并分别焊接，将六个下立柱和六个耳座制 作成活并分别焊接，在普通机床上加工各耳座的连接孔，保证耳座连接孔中心线与所连接 立柱轴线垂直并共面； (2)将自升式钻台制作工装用一支架支起，将六个上立柱连接的六个耳座分别与 制作工装的六个耳座通过耳座连接孔用销轴连接，然后使各上立柱处于自然倒垂状态，并 能自然摆动，调整制作工装的基准水平面处于水平，等待各个上立柱静止，用若干拉筋如钢 管或角钢从外侧或内侧缓慢靠近排列的上立柱，使拉筋刚好接触上立柱后进行搭靠点焊连 接，使各上立柱通过拉筋点焊连接成一个上立柱刚性体； (3)拆去制作工装与各上立柱耳座的连接销轴，将已用拉筋点焊连接形成的上立 柱刚性体组合到平台上，定位并焊接； (4)按照步骤(2)的方法，利用自升式钻台制作工装将六个下立柱通过拉筋点焊 连接形成一个下立柱刚性体； (5)按照步骤(3)的方法，将下立柱刚性体组合焊接到底板上；
(6)焊接完成并冷却，去应力后拆去各个拉筋； (7)对于旋升式钻台，加工制作中间立柱及两端耳板，中间立柱与上立柱、下立柱 通过耳座、耳板用销轴连接；对于伸縮式钻台，拆除上、下立柱上焊接的耳座，修整上、下立 柱端面后，进行上、下立柱套装、配钻、销轴连接。 本发明在调整制作工装的基准水平面处于水平后，利用重力的特性保证了各个立 柱轴线与基准水平面的垂直度，同时保证了各个立柱轴线之间的平行度，通过拉筋将六个上立柱、六个下立柱点分别点焊连接形成刚性体，从而方便进行与平台和底板的组焊，各立 柱质量较大，拉筋对其搭靠点焊连接不会造成立柱的位置偏差。因此，本发明的应用满足了 自升式钻台上立柱轴线与平台基准水平面、下立柱轴线与底板基准水平面的垂直度，从而 保证了钻台的承载能力、刚性要求以及伸縮式钻台上、下立柱之间伸縮自如。本发明的应用 保证了旋升式钻台台体和底座上每行三个耳座连接孔中心线之间的平行度、每列二个耳座 连接孔中心线的同轴度、各个耳座连接孔中心线所在水平面与基准水平面平行度要求，可 实现钻台的升降自如，并且具有制作工作效率高、生产成本低的优点。本发明制作工装能够 多次使用，适用批量生产，能够大大降低钻台生产成本。
图1是旋升式钻台结构简图，是台体低位时示意图； 图2是旋升式钻台台体高位时示意图； 图3是图2的侧视图； 图4是伸縮式钻台结构简图，是台体低位时示意图； 图5是伸縮式钻台台体高位时示意图； 图6是图5的侧视图； 图7是本发明自升式钻台制作工装结构示意图； 图8是图7的侧视图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明 如图7、图8所示，本发明自升式钻台制作工装具有一平台体9，平台体9底面依照 自升式钻台的六个上立柱在平台上的组焊位置尺寸焊接有六个成三列二行布置的耳座10， 平台体9台面具有经过机床加工的基准水平面A，为满足每行三个耳座10连接孔中心线之 间的平行度、每列二个耳座10连接孔中心线的同轴度、各耳座IO连接孔中心线所在水平面 与基准水平面A平行度的技术要求，将已焊接了六个耳座10的平台体9安装在大型专用机 床上进行各耳座10连接孔的整体加工。 利用上述自升式钻台制作工装制作自升式钻台的方法 (1)将六个上立柱和六个耳座制作成活并分别焊接，将六个下立柱和六个耳座制 作成活并分别焊接，在普通机床上加工各耳座的连接孔，保证耳座连接孔中心线与所连接 立柱轴线垂直并共面； (2)如图7、图8所示，将自升式钻台制作工装用支架11支起，将六个上立柱3连 接的六个耳座5分别与制作工装的六个耳座10通过耳座连接孔用销轴连接，然后使各上立 柱3处于自然倒垂状态，并能自然摆动，利用液压千斤顶、楔形垫铁等调整基准水平面A处 于水平，用水平仪进行检测，等待各上立柱3静止后，用若干根钢管从外侧或内侧缓慢靠近 排列的上立柱，使钢管刚好接触上立柱后进行搭靠点焊连接，使各上立柱通过各钢管点焊 连接成一个上立柱刚性体； (3)拆去制作工装与各上立柱耳座的连接销轴，将已用钢管点焊连接的上立柱刚 性体组合到平台上，定位并焊接；
(4)按照步骤(2)的方法，利用自升式钻台制作工装将六个下立柱通过钢管点焊 连接形成一个下立柱刚性体； (5)按照步骤(3)的方法，将下立柱刚性体组合焊接到底板上； [OO34] (6)焊接完成并冷却，去应力后拆去各个钢管； (7)对于旋升式钻台，加工制作中间立柱及两端耳板，中间立柱与上立柱、下立柱 通过耳座、耳板用销轴连接；对于伸縮式钻台，去除上、下立柱上焊接的耳座(对于伸縮式 钻台，上、下立柱上焊接的耳座是制作过程中需要的工艺耳座，在步骤(1)中进行上、下立 柱与耳座的焊接时可采用点焊，以便于台体和底座制作完成时拆除)，修整上、下立柱端面 后，进行上、下立柱套装、配钻、销轴连接。
权利要求
一种自升式钻台制作工装，其特征在于具有一平台体，该平台体底面依照自升式钻台的六个上立柱在平台上的组焊位置尺寸焊接有六个成三列二行布置的耳座，所述平台体台面具有经过机床加工的基准水平面，所述各耳座的连接孔是通过将已焊接耳座的平台体安装在机床上进行整体加工制得，从而达到每行三个耳座连接孔中心线之间的平行度、每列二个耳座连接孔中心线的同轴度、各耳座连接孔中心线所在水平面与基准水平面平行度要求。
2. —种应用权利要求1所述自升式钻台制作工装制作自升式钻台的方法① 将六个上立柱和六个耳座制作成活并分别焊接，将六个下立柱和六个耳座制作成活 并分别焊接，在普通机床上加工各耳座的连接孔，保证耳座连接孔中心线与所连接立柱轴 线垂直并共面；② 将自升式钻台制作工装用一支架支起，将六个上立柱连接的六个耳座分别与制作工 装的六个耳座通过耳座连接孔用销轴连接，然后使各上立柱处于自然倒垂状态，并能自然 摆动，调整制作工装的基准水平面处于水平，等待各个上立柱静止，用若干拉筋如钢管或角 钢从外侧或内侧缓慢靠近排列的上立柱，使拉筋刚好接触上立柱后进行搭靠点焊连接，使 各上立柱通过拉筋点焊连接成一个上立柱刚性体；③ 拆去制作工装与各上立柱耳座的连接销轴，将已用拉筋点焊连接形成的上立柱刚性 体组合到平台上，定位并焊接；④ 按照步骤②的方法，利用自升式钻台制作工装将六个下立柱通过拉筋点焊连接形成 一个下立柱刚性体；⑤ 按照步骤③的方法，将下立柱刚性体组合焊接到底板上；⑥ 焊接完成并冷却，去应力后拆去各个拉筋；⑦ 对于旋升式钻台，加工制作中间立柱及两端耳板，中间立柱与上立柱、下立柱通过耳 座、耳板用销轴连接；对于伸縮式钻台，拆除上、下立柱上焊接的耳座，修整上、下立柱端面 后，进行上、下立柱套装、配钻、销轴连接。
全文摘要
本发明涉及一种自升式钻台制作工装及制作方法。本制作工装具有一平台体，平台体底面依照自升式钻台的六个上立柱在平台上的组焊位置尺寸焊接有六个成三列二行布置的耳座，各耳座的连接孔通过将平台体安装在机床上进行整体加工。自升式钻台制作时，将制作工装用支架支起，制作工装分别铰接各上、下立柱，调整制作工装基准水平面水平后，利用重力的特性保证各立柱轴线与基准水平面的垂直度，通过若干拉筋将六个上立柱、六个下立柱分别点焊连接形成上、下立柱刚性体，上、下立柱刚性体再分别与平台和底板组焊形成台体和底座。应用本发明生产的自升式钻台承载能力强、刚性好、升降自如，并且本发明制作方法生产钻台具有工作效率高、生产成本低的优点。
文档编号B23K37/04GK101708571SQ20091030767
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者何军国, 余利军, 刘俭, 刘永勤, 刘纪超, 张金全, 彭建, 梁晓宇, 陈勇 申请人:南阳二机石油装备(集团)有限公司