姜學(xué)田 王春宇（大慶油田有限責(zé)任公司裝備制造集團(tuán)）

1 引言

游梁作為游梁式抽油機(jī)四大結(jié)構(gòu)件之一，其生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本直接影響著抽油機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)周期及成本[1-4]。在追求效益最大化的當(dāng)今經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中，在增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，應(yīng)把“提質(zhì)增效、安全第一”貫穿應(yīng)用到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。原抽油機(jī)游梁組對(duì)后，對(duì)其施焊，根據(jù)焊縫分布，需要多次翻轉(zhuǎn)才能完成不同位置焊縫的焊接作業(yè)。借助天車(chē)（橋吊）進(jìn)行游梁翻轉(zhuǎn)，不僅生產(chǎn)受制于天車(chē)，影響游梁的生產(chǎn)效率，而且游梁翻轉(zhuǎn)過(guò)程存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)原游梁翻轉(zhuǎn)過(guò)程中存在的耗能大、生產(chǎn)效率低、安全性差等問(wèn)題設(shè)計(jì)了游梁自動(dòng)翻轉(zhuǎn)專(zhuān)機(jī)[5]，可實(shí)現(xiàn)游梁自動(dòng)翻轉(zhuǎn)。使用工裝后施焊翻轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)需借助天車(chē)，降低能耗，提高生產(chǎn)效率，提高安全性，可在抽油機(jī)翻轉(zhuǎn)焊接領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用。

2 游梁翻轉(zhuǎn)焊接現(xiàn)狀

大型箱型梁上的組件在進(jìn)行焊接時(shí)，由于焊縫分布在游梁的不同位置，因此需要對(duì)游梁體進(jìn)行多次翻轉(zhuǎn)才能完成不同位置焊縫的焊接[6-7]，既容易造成安全隱患，同時(shí)由于生產(chǎn)受制于天車(chē)，又影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，使能耗增加。而使游梁的翻轉(zhuǎn)次數(shù)減少或者令游梁固定不進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，則有些焊縫需要采用仰焊或者立焊等焊接方法才能完成焊接作業(yè)，對(duì)操作者的焊接技術(shù)要求較高，且影響焊接質(zhì)量和焊接效率，難以達(dá)到不同焊縫所需的“船型焊”的最佳焊接位置[8-9]。因此解決大型箱型梁翻轉(zhuǎn)組焊問(wèn)題的關(guān)鍵，是讓游梁自己完成翻轉(zhuǎn)作業(yè)，從而提高游梁組焊的焊接質(zhì)量和效率。

3 工件結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)分析

以箱型梁CYJY14-6-89HF 為例，其主要由上翼板、下翼板、兩側(cè)腹板及各板上的零部件組焊而成，從該工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，游梁體周?chē)卸嗵幒缚p需要焊接，至少對(duì)游梁吊裝翻轉(zhuǎn)五次才能完成要求的焊接作業(yè)[10]。原游梁翻轉(zhuǎn)過(guò)程見(jiàn)圖1，傳統(tǒng)翻轉(zhuǎn)方法采用鋼絲繩兜住游梁下部，用夾鉗固定前擋板的工藝孔和上翼板的外沿部位，利用牽引桿的指引和起重機(jī)的移動(dòng)，通過(guò)工件自身的重力慣性逐漸實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。由于夾鉗所夾持游梁的部位較少，使用的鋼絲繩的數(shù)量較少，所以造成游梁翻轉(zhuǎn)速度不均勻，使游梁的穩(wěn)定性降低，安全隱患大大增加。傳統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)組焊方式不僅焊接效率低，焊接質(zhì)量差，由于對(duì)天車(chē)的頻繁使用容易造成其他工位的停工等待，使抽油機(jī)的生產(chǎn)效率大大降低。

圖1 原游梁翻轉(zhuǎn)過(guò)程

4 箱型梁翻轉(zhuǎn)的解決措施

通過(guò)對(duì)箱型梁制作過(guò)程及翻轉(zhuǎn)過(guò)程的深入研究分析，以蝸輪蝸桿減速器和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源，通過(guò)蝸輪以及蝸桿90°的交叉配合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)效率低、扭矩輸出大的目的。對(duì)游梁輔以設(shè)計(jì)有效快捷的定位夾持裝置，通過(guò)電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力及蝸輪減速器的自鎖功能即可使箱型梁獲得均勻的翻轉(zhuǎn)和變位，有效解決上述問(wèn)題。按照前述思路設(shè)計(jì)的箱型梁翻轉(zhuǎn)工裝見(jiàn)圖2，按照功能劃分，該部分可分為工件定位夾緊和動(dòng)力傳輸翻轉(zhuǎn)兩大結(jié)構(gòu)部分，根據(jù)游梁后擋板的工藝孔設(shè)計(jì)夾具立板，用以定位夾緊游梁，通過(guò)中軸連接蝸輪減速器達(dá)到動(dòng)力傳輸翻轉(zhuǎn)的目的。工裝的工作原理是電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)蝸輪減速器減速后帶動(dòng)主動(dòng)夾具低速旋轉(zhuǎn)，中軸帶動(dòng)與主動(dòng)夾具相連的游梁體使之產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工件的變位從而有效解決焊縫的焊接角度難題。由于蝸輪減速器的加入，實(shí)現(xiàn)了游梁在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中任意角度的自鎖問(wèn)題，在將游梁定位后，可實(shí)現(xiàn)游梁上結(jié)構(gòu)件360°無(wú)死角焊接。

圖2 箱型梁翻轉(zhuǎn)工裝

5 翻轉(zhuǎn)工裝的使用

翻轉(zhuǎn)工裝在實(shí)際使用過(guò)程中，使翻轉(zhuǎn)工裝處于箱型梁的兩側(cè)，首先使游梁前端板與翻轉(zhuǎn)工裝從動(dòng)夾具配合，將游梁體置于支撐裝置上，待游梁一側(cè)與工裝固定后，將游梁后端板與翻轉(zhuǎn)工裝主動(dòng)夾具配合即可完成工裝與游梁體的連接。待工裝與游梁體連接完成后，啟動(dòng)開(kāi)始按鈕，使游梁在主動(dòng)裝置的作用下開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，待翻轉(zhuǎn)到焊接位置時(shí)，按下暫停按鈕，工裝停止翻轉(zhuǎn)，操作者對(duì)游梁體上的零部件開(kāi)始組焊。待組焊完該零部件后按下開(kāi)始按鈕重復(fù)上述過(guò)程。

6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在大慶油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用該工裝預(yù)計(jì)年生產(chǎn)500 套游梁，共節(jié)省6.2 萬(wàn)元。原生產(chǎn)方式一天只能組焊一根游梁，應(yīng)用翻轉(zhuǎn)工裝后一天可組焊兩根游梁，生產(chǎn)效率提高50%。該工裝具有自鎖功能，通過(guò)機(jī)械化控制翻轉(zhuǎn)大大減輕了人力，解放了天車(chē)的使用，提高了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率，降低了能耗。平焊的焊接方式，提高了焊接質(zhì)量，有效的解決了游梁在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中安全性差的問(wèn)題。

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)游梁翻轉(zhuǎn)焊接情況的分析，研制出自動(dòng)化游梁翻轉(zhuǎn)焊接裝置，該工裝有效解決了箱型梁焊接變位的難題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可靠性高、容易操作。由于該工裝為自動(dòng)化翻轉(zhuǎn)，節(jié)省了人力，解放了天車(chē)，提高了生產(chǎn)效率，縮短了游梁的生產(chǎn)周期，提高了抽油機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性。抽油機(jī)游梁自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置已在大慶油田全面推廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。