【摘要】近年来大型高精度工件的冷装愈发成熟，通过本次成功冷装南宁良庆散索鞍体（重40吨）的案例，本文简要探讨安装时出现的难点并加以分析，确保冷装后摆角试验合格。
【关键词】散索鞍体 液氮冷装 大型件
【abstract】 in recent years, the cold installation of large high-precision workpieces has become increasingly mature. Through the successful cold installation of nanning liangqing cable saddle body (weight of 40 tons) case, this paper briefly discusses the difficulties in installation and analysis, to ensure the quality of cable saddle body cold installation.
【 key words 】 slab-saddle body liquid nitrogen cold loading Angle test
一、概述
近年来悬索桥的发展势头迅猛，桥梁建造技术水平的快速提高，悬索大桥越来越被建造首选由欧维姆公司设计的南宁良庆桥亦所属悬索桥一类，其主要由主缆、吊杆、塔、锚碇、加劲梁、鞍座、索夹体等构成。而我公司金工车间主要负责参与悬索桥大型工件的制作与安装，如主索鞍、散索鞍、格栅、底座等加工，散索鞍、底座、上下承板的安装与摆角试验。（本文主要描述并总结散索鞍体的安装）
二、散索鞍结构及作用
散索鞍体最终成组结构如下图所示，其包括地脚螺栓、底板、底座、上、下承板、销钉、鞍体、隔板、高强螺栓、压紧梁10种主要零件构成。其中大部分为铸钢件，为便于铸造、运输安装，将鞍体分成几段加工，组装成整体。
图1
散索鞍的作用：散索鞍主要起支承转向和分散大缆束股使之便于锚固的作用，所以如果主缆在展束过程中轴线方向不变（无转折）就不设散索鞍。
三、散索鞍安装难点分析
因需要，在安装时散索鞍需对其进行吊运、翻转等，但由于鞍体体积大、重量达40T，而且在鞍体上并未设计有吊装耳或吊装孔，所以如何安全翻转是此次项目的首要问题。
上下承压板安装方式为液氮冷装法，但冷装的工件也相对较大，位长方形板式零件，长为2700mm，宽为240mm,厚为80mm，所以对加工精度（特别是工件的直线度）、吊运、防变形要求严格，测量值约小于0.02/1000mm。
上、下承板分别安装入底座、鞍体槽内，其配合间隙为过盈配合，选定装配方法为液氮冷装配法。但我公司还冷装过此类大型工件，且尚未建立各材料、各尺寸的零件液氮冷却后所收缩量档案（网络上也未有相关数据，OVM方也没相关装配经验）。
若采用冷装法，原有液氮箱无法满足，急需制作新型液氮箱。制作必须满足存放液氮安全，吊运简单平稳，液氮在常温下挥发量小及存储量足够（两件上下承板）等。
如何判断冷却后尺寸收缩值为可装配的标准数值，因冷却后的上下承板只要取出液氮箱并与鞍体相互接触时会加速工件的温度回升，导致尺寸回弹快，安装时长大幅度缩短，所以当工件安装过程中受阻碍时如何在过盈配合下取出工件是本次课题的主要难点（该工件并未设计有取出螺孔，且使用材料特殊，无法进行有效的焊接）。
四、解决方法
根据用户提供的图纸，我们进行3D建模，利用SOILDWORKS有限元分析（如图1所示），找出工件翻转时的重心及受力点，加焊吊装翻转耳并再次利用软件进行工件翻转模拟，保证该过程的安全可靠。
编制正确有效的生产工艺。对上下承压板进行加工时，我们按照1/1000mm的开粗余量进行加工后转调质处理（按设计要求处理），温度回常温后工件必须静置24小时或以上时长自然时效处理，而后方能进行半精加工（单边留0.3mm~0.5mm余量），待半静加工完成后重新把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸。最后精加工，此时必须分成两步：第一校正工件（若工件的精度超差需钳工校正后方能精加工）；第二必须多次小吃刀量反转工件往复加工，直至余量剩0.1mm时，在工件不跑偏的情况下尽量松压板，即给予工件在自然状态下进行加工。在加工过程中必须使用风冷或乳化液进行冷却工件，防止因加工产生的热量影响工件的尺寸精度。
自主设计制作液氮存放箱，箱体由内胆，中间隔热层，外箱体及密封盖板4部分构成，内胆材料选用5mm厚的不锈钢板，中间隔热层选用石棉作为隔热填充物，外箱体则使用10mm厚的16Mn板。根据所需要冷却工件的尺寸及液氮存放体积密封焊接并实验焊接的水密性，保证安装过程的安全可靠。
如何判断冷却后尺寸收缩值为可装配的标准数值，我们的具体做法如下：
安装前我们必须重新复查重要的装配尺寸，如直线度，宽度246mm等并利用平尺复检上下承板直线度尺寸，装前模拟吊运、翻转、销钉试装配等过程，重新测量该过程中产生的变形量（详细尺寸见下表1所示）。
表1
见表1所示试验后工件的尺寸变化微小或不变，可以进行装配。装配前散索鞍组装件的清整：主要是打磨毛边、倒大角（便于安装）、碰、刮伤及清理灰尘并上润滑油，以备安装用。
将已经准备好的上下承板放入液氮箱中进行冷却，冷却时间约为40min（该冷却时间以工件的大小来计算，也可通过经验法来判断工件是否完全冷却，若处于上述情况说明工件在放热，需继续冷却；若工件在液氮中已经不再继续放热，即工件达到液氮冷却极限收缩量时，具体现象方法见图2）
图2
当工件达到液氮冷却极限收缩量时，我们迅速吊出工件，并测量工件的收缩量进行记录。最后判断工件是否能装入槽内。（记录数据如下表）
进过测量得知，在3000mm范围内，材料的冷却收缩的计算公式为：
X*0.00167=Y
其中：X——所需液氮冷却工件尺寸；Y——此工件在液氮中的极限冷却值；
0.00167——液氮冷却系数；
根据收集到的数据做出曲线图，得出液氮冷后的安装时间为下表所示：
图表 1
从上述检测值得出工件安装收缩标准值：直线度保证在0.05mm以内，246mm尺寸冷却收缩0.25mm便可安装（图标1中阴影部分所示），长度方向因间隙量大于5mm所有可不做要求。
安装工件：安装时必须事先找好吊装平衡点，做好标记再进行液氮冷却。安装时可采用双头同时压入或单头压入法，此次安装我采用单头压入法，减少两侧面与安装面的接触量，减小摩擦力。
结束语
桥梁散索鞍体的加工、安装按此方法符合图纸技术要求，同时对公司在桥梁制作上是一个突破，为公司承接更复杂更大型索鞍体加工及安装提供宝贵的技术经验，为我国的桥梁事业发展作出了贡献。
参考文献：
［1］陈海舟主编.《数控铣削加工宏程序及应用实例》.北京：机械工业出版社，2008.
［2］王先逵主编.《铣削加工》. 北京：机械工业出版社，2008.
［3］周济主编.《数控加工技术》. 北京：国防工业出版社，2002.
论文作者:曹维,古威
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：工件论文; 液氮论文; 加工论文; 尺寸论文; 所示论文; 悬索桥论文; 底座论文; 《电力设备》2019年第6期论文;