齿轮齿条升降系统安装架的装配方法及装配工装与流程

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种齿轮齿条升降系统安装架的装配方法及装配工装。

背景技术：

自升式钻井平台是由一个上层平台和多个可相对上层平台升降的桩腿所组成的海上平台。这些桩腿在升降装置的驱动下相对上层平台作上下移动，平台钻井作业时，将桩腿支承于海底，通过升降装置实现上层平台的升降。其中，升降装置通过安装架固定安装在上层平台上，安装架作为自升式钻井平台升降系统的重要的受力及传力部件。

安装架为大型复杂箱型结构，包括依次平行间隔设置的面板、主板和底板，安装架上沿面板的长度方向设有凹槽，凹槽的开口位于面板中部，且凹槽的底面由主板构成，在凹槽的两侧分别设有一排安装孔，每个安装孔均贯穿设置在面板、主板和底板，安装孔的两端设有第一安装法兰和第二安装法兰，第一安装法兰同时插装固定在主板和底板上，第二安装法兰固定在面板上。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于安装架内部结构复杂，在主板和底板之间焊接有大量立筋板，在主板和面板之间焊接有大量支撑筋板，因此在焊接的过程中，焊接变形量很大，安装孔内的第一安装法兰和第二安装法兰的位置精度难以保证，从而导致安装架的报废。

技术实现要素：

为了解决安装架内部结构复杂，焊接变形量大，导致第一安装法兰和第二安装法兰的位置精度难以保证，导致产品报废的问题，本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降系统安装架的装配方法及装配工装。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降系统安装架的装配方法，所述安装架包括依次平行间隔设置的面板、主板和底板，所述底板和所述主板之间设有若干立筋板，所述面板和所述主板之间设有若干支撑筋板，所述安装架上沿所述面板的长度方向设有凹槽，且所述凹槽的开口位于所述面板一侧，所述凹槽两侧分别设有一列安装孔，所述安装孔贯穿所述面板、主板和底板，所述安装孔的两端分别设有第一安装法兰和第二安装法兰，所述第一安装法兰插装固定在所述底板和所述主板上，所述第二安装法兰插装固定在所述面板上，将所述安装架沿所述面板的长度方向依次分为顶部组件、中部组件、底部组件，所述安装孔位于所述中部组件上，所述装配方法包括：

(1)先分别装焊所述顶部组件、所述底部组件和所述中部组件：

装焊所述顶部组件和所述底部组件的方法包括：

在所述主板的两侧分别焊接立筋板和支撑筋板，所述顶部组件和所述底部组件的面板和底板暂不安装，校正所述立板和所述主板的垂直度≤2mm；

装焊所述中部组件的方法包括：

将定位工装焊接固定在焊接平台上；

将8个第一安装法兰固定在焊接平台上，且8个第一安装法兰分别位于定位工装的8个定位孔内；

将所述底板套装在所述第一安装法兰上，且以所述第一安装法兰为基准在所述底板上划线并装配立筋板；

将所述主板套装在所述第一安装法兰上，并将所述主板分别与所述立筋板和所述第一安装法兰焊接；

将同心工装分别安装在每个第一安装法兰内，且同心工装的第一同心件与第一安装法兰的内壁配合，第一同心件与第一安装法兰的底面对齐，在同心工装的第二同心件上装配第二安装法兰；

在所述主板上以所述第一安装法兰和第二安装法兰为基准划线并装配支撑筋板，并将支撑筋板与第二安装法兰焊接；

(2)将所述中部组件的一端与所述底部组件对接，将所述中部组件的另一端与所述顶部组件对接；

(3)焊接所述安装架的面板以及顶部组件和底部组件的底板，然后焊接所述顶部组件上端的顶部封板和所述底部组件下端的底部封板，最后焊接所述安装架的侧面封板。

进一步地，在焊接顶部组件和底部组件的主板与立筋板和支撑筋板之前，先在立筋板和主板之间以及支撑筋板和主板之间点焊固定槽钢进行支撑。

进一步地，焊接所述中部组件的底板和第一安装法兰时，在所述中部组件底板的长度方向和宽度方向留预变形量。

进一步地，焊接所述中间组件的底板前，在所述中部组件的底板的四周安装工装马板固定。

进一步地，中部组件与顶部组件的对接以及中部组件和底部组件的对接分别包括：

将所述中部组件的主板的一端与所述顶部组件的主板对接，将所述中部组件的主板的另一端与所述底部组件的主板对接。

进一步地，在焊接中部组件的主板与顶部组件和底部组件的主板时，分别留有预变形量。

进一步地，焊接侧封板时，先将所述安装架的一侧向上，在所述安装架向上的一侧上焊接侧封板，然后将安装架翻面，在所述安装架另一侧上的焊接侧封板。

进一步地，焊接所述侧封板时，从所述安装架的中部向两端焊接。

进一步地，焊接所述安装架的面板和底板时，在所述安装架的中心线两侧对称焊接。

本发明实施例还提供了一种齿轮齿条升降系统安装架的装配工装，适用于齿轮齿条升降系统的安装架，其特征在于，所述装配工装包括：1个定位工装和8个同心工装，所述定位工装包括一个安装板，所述安装板上设有8个定位孔，所述定位孔呈两列分布，且两列所述定位孔对称设置，所述同心工装包括一个同心轴以及连接在同心轴两端的第一同心件和第二同心件，所述第一同心件为圆柱形，且所述第一同心件的轴线与所述同心轴的轴线重合，所述第一同心件的外圆与所述安装架的第一安装法兰的内壁相配合，所述第二同心件为圆柱形的台阶，且所述台阶的轴线与所述同心轴的轴线重合，所述台阶与所述安装架的第二安装法兰的内壁相配合。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在装焊安装架的中部组件时，通过现将定位工装焊接到装焊平台上，然后将第一安装法兰装配到定位工装的安装孔内，保证了第一安装法兰之间的位置精度，然后在第一安装法兰内安装同心工装，并将第二安装法兰通过同心工装装配，保证了第一安装法兰和第二安装法兰的同心及相对位置关系，在焊接安装架时，通过定位工装和同心工装还可以进一步的防止第一安装法兰和第二安装法兰的相对位置发生改变，保证了第一安装法兰和第二安装法兰的位置精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的安装架的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的定位工装的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的定位工装及第一法兰的装配结构示意图；

图4是本发明实施例提供的定位工装及第一法兰装配的侧视图；

图5是本发明实施例提供的同心工装的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的同心工装的装配结构示意图；

图7是本发明实施例提供的第二法兰的装配结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降系统安装架的装配方法，该制作方法适用于齿轮齿条升降系统的安装架，图1是本发明实施例提供的安装架的整体结构示意图，参见图1，安装架包括依次平行间隔设置的面板1、主板2和底板3，安装架的中部设有若干安装孔，安装孔贯穿面板1、主板2和底板3，安装孔的两端分别设有第一安装法兰4和第二安装法兰5，第一安装法兰4插装固定在底板3和主板2上，第二安装法兰5插装固定在面板1上。由于安装架为箱型结构，且内部筋板数量多，导致安装架的焊接形变量较大，且安装架内部的焊缝可达性差。

在本实施例中，将安装架沿面板的长度方向依次分为顶部组件、中部组件、底部组件，安装孔位于中部组件上，制作方法包括：

步骤101：分别装焊顶部组件、中部组件、底部组件。

其中，顶部组件和底部组件的结构相似，顶部组件和底部组件的焊接方法包括：

分别在主板的两侧分别焊接立筋板和支撑筋板，其中顶部组件和底部组件的面板和底板暂时不安装，这样可以保证安装架内部焊缝焊接时的可达性，焊接之后还需要对顶部组件和底部组件进行校正，需要保证立筋板和支撑筋板与主板的垂直度均小于等于2mm，另外，在本实施例中，在顶部组件和底部组件的支撑筋板上，还垂直于支撑筋板焊接有若干加强筋，需要保证加强筋于支撑筋板的垂直度也小于等于2mm。

在本实施例中，还可以在焊接主板与立筋板和支撑筋板之间，在主板与立筋板和支撑筋板之间分别设置若干槽钢进行固定，以减小焊接变形，在焊接支撑筋板和加强筋之前，还可以在加强筋远离立筋板的一端焊接槽钢固定，以保证加强筋与立筋板之间的垂直度。

中部组件的装焊方法包括：

将定位工装焊接固定在焊接平台上

将8个第一安装法兰固定在焊接平台上，且8个第一安装法兰分别位于定位工装的8个定位孔内；

将底板套装在第一安装法兰上，且以第一安装法兰为基准在底板上划线并装配立筋板；

将主板套装在第一安装法兰上，并将主板分别与立筋板和第一安装法兰焊接；

将同心工装分别安装在每个第一安装法兰内，且同心工装的第一同心件与第一安装法兰的内壁配合，第一同心件与第一安装法兰的底面对齐，在同心工装的第二同心件上装配第二安装法兰；

在所述主板上以第一安装法兰和第二安装法兰为基准划线并装配支撑筋板，并将支撑筋板与第二安装法兰焊接。

具体地，在本实施例中，安装架上一共设有两排共8个安装孔，且8个安装孔分为两列，对称设置在凹槽的两侧，在焊接平台上根据8个安装孔的安装位置固定8个第一安装法兰，可以采用点焊的方式将8个第一安装法兰固定在焊接平台上，这样可以使第一安装法兰一直保持在装配的位置上。

需要说明的是，在将底板与第一安装法兰焊接之前，可以对底板进行预变形处理，具体地，使底板焊接有立筋板的一侧中部高，四周低，在本实施例中，可以使底板的中部最高点到底板的沿长度方向的侧边的中点高度差为3mm，使底板中部的最高点到底板的沿宽度方向的侧边的中点处的高度差为6mm，通过预变形处理将底板和第一安装法兰之间的焊接变形抵消，进一步保证了安装架的制作精度。

优选地，还可以在焊接底板和第一安装法兰时，在底板的四周设置若干马板固定，这样可以减小底板在焊接时，边缘处产生的波浪变形。

另外，在焊接主板之前，也可以对主板进行预变形处理，来抵消主板的焊接变形。

步骤102：将中部组件的一端与底部组件对接，将中部组件的另一端与顶部组件对接。

具体地，分别将底部组件和顶部组件的主板对接到中部组件的主板的两端，焊接中部组件与顶部组件和底部组件的主板，在焊接前，设置预变形量，在本实施例中，中部组件的主板到第一安装法兰的底面的距离为295mm，则顶部组件远离中部组件的一端的主板到第一安装法兰底面所在平面的距离为290mm，而底部组件远离中部组件的一端的主板到第一安装法兰底面所在平面的距离为280mm，即顶部组件留5mm预变形量，底部组件留15mm预变形量，这是由于底部组件的长度大于顶部组件，所以需要留有更多的预变形量，在本发明的其他实施例中，本领域技术人员也可结合有限试验得到需要的预变形量。通过预变形处理可以抵消顶部组件、中部组件和底部组件对接装焊时的焊接变形，进一步提高安装架的制造精度。

在焊接之前，可以分别将顶部组件、中部组件和底部组件放置在胎架上进行对接，且可以通过调节胎架的高度使各组件位于合适的安装位置。

步骤103：焊接安装架的面板以及顶部组件和底部组件的底板，然后焊接顶部组件上端的顶部封板和底部组件下端的底部封板，最后焊接安装架的侧面封板。

最后焊接安装架的面板以及顶部组件和底部组件的底板可以方便安装架内的大量筋板的焊接。焊接面板和底板时，先将安装架的面板焊接在支撑筋板上，然后将安装架翻面后焊接顶部组件和底部组件的底板。焊接时，以安装架的中心线为对称中心，采用对称焊接的方式焊接面板和底板，这样的焊接方式可以使面板和底板的形变量较小。

焊接安装架侧面的封板时，将安装架一侧朝上，放置在胎架上，且在胎架上位于面板一侧和底板一侧设置支撑槽钢对安装架进行固定，在安装架的侧面焊接侧面的封板，焊接完一侧的封板后将安装架翻面后焊接另一侧的封板。焊接时，可以采用从安装架的中部向安装架的两侧焊接的方式进行焊接，这样可以对称抵消焊接时侧封板的形变量。

本发明实施例还提供了一种齿轮齿条升降系统安装架的装配工装，适用于齿轮齿条升降系统的安装架，装配工装包括：1个定位工装和8个同心工装，所述定位工装包括一个安装板，所述安装板上设有8个定位孔，所述定位孔呈两列分布，且两列所述定位孔对称设置，所述同心工装包括一个同心轴以及连接在同心轴两端的第一同心件和第二同心件，所述第一同心件为圆柱形，且所述第一同心件的轴线与所述同心轴的轴线重合，所述第一同心件的外圆与所述安装架的第一安装法兰的内壁相配合，所述第二同心件为圆柱形的台阶，且所述台阶的轴线与所述同心轴的轴线重合，所述台阶与所述安装架的第二安装法兰的内壁相配合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。