CN102009339B - 红套超长衬套的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红套超长衬套的方法，其包括S₁、先加热该超长衬套，S₂、将加热的该超长衬套穿套在一长轴上，该步骤S₁前平置并水平校中该长轴；步骤S₂中的该超长衬套是处于带电加热的情况下，该带电穿套包括：用一支架撑住该长轴的中部；S₂₂、平吊该带电的超长衬套，并对其水平校准及轴心校准；S₂₃、穿套该超长衬套并顶住露出的该长轴尾端的中心；S₂₄、拆除该支架，将该超长衬套平套于该长轴；S₂₅、对该超长衬套均匀断电。采用本发明不仅操作安全、成本低廉，且红套对中准确。

Description

红套超长衬套的方法

技术领域

本发明涉及一种红套衬套的方法，特别是涉及一种用陶瓷加热器带电水平红套超长衬套的方法。

背景技术

一般来说铜衬套长度小于2000mm工艺制定相对简单，衬套中心容易找中，红套时轴温变化不大，安装间隙也可以保证；但对于长度大于2500mm的超长铜衬套来说，制定工艺就相对复杂的多，准备工作也要做得细致全面；由于铜衬套长度长，必须考虑衬套的定位、加热时间、温度变化、轴温变化、安装间隙等等，否则盲目施工将会产生严重的后果，一旦在施工过程中发生卡死现象，铜衬套将报废，不但会影响修理工期，对船东和船厂的直接和间接影响都是很大的。现有的红套方法有：明火加热法、红外线电热炉加热法，且多为垂直装吊，操作起来不安全，且由于车间高度需要30m高，或开挖十五米左右深的地坑，许多工厂往往受车间高度的影响，无法进行垂直装吊，因此无法加工，或者即使加工，成本也很昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有超长衬套红套作业成本高、操作不安全且易抱死的缺陷，提供一种操作安全且对中准确，成本低廉的红套超长衬套的方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种红套超长衬套的方法，其包括以下步骤：S₁、先加热该超长衬套，S₂、将加热的该超长衬套穿套在一长轴上，其特征在于，该步骤S₁之前平置并水平校中该长轴；步骤S₂中的该超长衬套是处于带电加热的情况下水平穿套在该长轴上的，该带电穿套的步骤包括：

S₂₁、用一支架撑住该长轴的中部；

S₂₂、平吊该带电的超长衬套，并对其水平校准及轴心校准；

S₂₃、穿套该超长衬套并顶住露出的该长轴尾端的中心；

S₂₄、拆除该支架，将该超长衬套平套于该长轴；

S₂₅、对该超长衬套均匀断电。

较佳地，在步骤S₁中对该超长衬套的带电加热，是通过一缠绕在该超长衬套外表周壁上的加热装置进行的循环加热。

较佳地，该加热装置包括多组加热线圈。

较佳地，该加热线圈为陶瓷电极加热线圈。

较佳地，该加热线圈为至少分别缠绕在该长轴顶部、中部及尾部的三组，断电时，是先对缠绕在该长轴顶部的第一组加热线圈断电，再对剩下的加热线圈组断电。

较佳地，该加热装置电连接一用于控制该加热装置的加热温度的控制箱。

较佳地，该加热装置与该控制箱间还电连接一温控装置，该温控装置用于控制该超长衬套的加热温度保持在预设的温度值。

较佳地，该温控装置内设有一温度限位开关，用于接通或断开该加热装置。

较佳地，各组该加热线圈与该超长衬套外表周壁间还盘覆一热传导性绝缘管，用于该加热线圈和超长衬套间的导热及保温。

较佳地，该超长衬套为超长铜衬套或超长不锈钢衬套。

本发明的积极进步效果在于：不仅操作安全、成本低廉，且衬套红套时对中准确。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的缠绕了陶瓷加热线圈的超长衬套的局部半剖结构图。

图2为本发明的较佳实施例中的抱箍结构图。

图3为本发明较佳实施例的红套前预装图。

图4为本发明较佳实施例的红套装配图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1至图4所示，本发明提供一种红套超长衬套的方法，超长衬套1可以是长度大于2500mm超长的铜衬套或超长的不锈钢衬套，且可以由一段或多段组成。现以在船艉轴4上红套一段超长铜衬套1为例，说明具体操作步骤如下：

S₁、先加热该超长铜衬套1，其中，该步骤S₁之前需平置并水平校中该船艉轴4；

S₂、将加热的该超长铜衬套1红套在该船艉轴4上，此步骤中的该超长衬套1是处于带电加热的情况下水平红套在该船艉轴4上的，其中，带电红套超长铜衬套1的操作步骤为：(为描述简便，以下所述的铜衬套均指超长铜衬套1)

S₂₁、先用一支架6撑住该船艉轴4的中部以使船艉轴4保持平直；还可以做二副顶部带有一吊环1001、而二侧各设有一手柄1002的圆形抱箍10，抱箍10用于进行铜衬套与船艉轴4间的径向间隙调整；

S₂₂、当铜衬套内孔尺寸加热到规定间隙后，用一平衡校准吊具8吊起带电的铜衬套，并对其进行水平校准及与船艉轴4进行轴心校准；平衡校准吊具8的使用与制作及水平校准和轴心校准部分可采用现有技术，在此不作赘述；

S₂₃、采用温度感应元件9，如红外点温计，时刻测量衬套的温度和轴温，当衬套套进船艉轴4，船艉轴尾端4004露出衬套外端时，迅速用一尾座7顶针顶牢露出的该船艉轴尾端4004的中心，其中，带顶针的尾座部分为现有技术，在此不作赘述；

S₂₄、拆除撑在船艉轴中部4002下面的支架6，用长管子1003套进设在铜衬套两端的抱箍10两侧的手柄1002，并抵牢，配合行车，迅速将铜衬套平套于船艉轴4上预设的位置；

S₂₅、对该铜衬套均匀断电。

在步骤S₁中，是通过对一套缠绕在该超长铜衬套1外表周壁上的加热装置对该超长铜衬套1进行循环加热的。该加热装置包括多组加热线圈3。该加热线圈3为包括多组加热线圈3的陶瓷电极加热器。为了保证带电操作安全，在陶瓷电极加热器外面用石棉布包裹，抱箍10套装在铜衬套外表的石棉布外。抱箍手柄1002采用电绝缘性及耐热性较好的长的丁基橡胶管，施工人员统一戴好绝缘手套及穿好绝缘鞋。

为了控制该加热装置的加热温度，加热装置电连接一控制箱。控制箱主要参数为，输入电压：三相380V，输出电压：四组220V，输出功率：四组共400KW(每组最大100KW)，可调控温度范围：0℃～1000℃。红套前，事先把温度控制在300℃，达到孔径热膨胀要求的同时不影响铜衬套的金相组织。另外，该控制箱还可用于其他相应功率的红外线电热毡的控制，这种电热毡可应用于焊接件的预热和保温，也可用于其他需热处理的工程中，因此，该设备可一机多用，经济效益显著。

该加热装置与该控制箱间还电连接一温控装置，该温控装置用于控制该超长衬套1的加热温度保持在预设的温度值。温控装置的一端嵌于管状导热层中间，另一端连接控制箱，在温控装置上设置温度限位开关，当加热线圈3的温度达到300℃时，温度限位开关断开，此时陶瓷电极加热器停止加热，处于保温状态，当温度低于300℃时，温度限位开关自动接通，陶瓷电极加热器自动加热，直至铜衬套的孔内径膨胀到要求大小。

本发明的红套方法根据的是铜衬套的热膨胀原理：

(1)铜衬套线性热膨胀计算

铜的线性膨胀系数为18.2×10^-6。如果内孔扩大1.5mm，取D＝300mm，根据本领域公知的计算公式：

A(膨胀量)＝D(衬套的内孔径)×α(膨胀系数)×T(升高的温度)可以计算出铜衬套内孔直径膨胀量。

(2)铜衬套加热后膨胀量变化与温度的关系

据统计温度每升高50℃，铜衬套内孔直径膨胀0.273mm。铜衬套内径与温度变化的关系为线性关系，本实施例中铜衬套预设的最高加热温度值为350℃。在这种情况下利用水平红套代替垂直红套，既保证超长红套的准确定位，且安全可靠，红套效果较好。

为使铜衬套受热更均匀，在红套前选用导热性及绝缘性兼好的热传导性绝缘管2。热传导性绝缘管2用于需导热且绝缘的产品上，同时满足热传导性及保温。热传导性绝缘管2可由充满氮化硼或者氧化铝粒子的硅树脂制成，氮化硼是一种别具一格的材料。它既是热的优良导体，又是电的优良绝缘体。将热传导性绝缘管2平整的盘覆在该超长铜衬套1的粗糙外表面，该热传导性绝缘管2在该超长铜衬套1的外表面与加热线圈3间，形成一管状导热层及绝缘层，用于该加热线圈3和超长铜衬套1间的导热及保温，并降低加热线圈3和超长铜衬套1间的热阻抗，使铜衬套受热更均匀。

加热线圈3可以选用多组，比如根据铜衬套的长度可以是多组的陶瓷电极加热线圈。比如从三组到三十四组，甚至更多。如果选用的是三组加热线圈，则将其分别缠绕在该船艉轴的顶部4001、中部4002及尾部4003，停止通电时，是先对缠绕在该长轴顶部4001区域的第一组加热线圈断电，再对其余二组加热线圈断电。如果选用的是四组线圈，可先将第一组加热线圈缠绕在该船艉轴顶部4001，第二组和第三组相互交叉缠绕在该船艉轴中部4002，以使加热均匀，第四组缠绕在该船艉轴尾部4003。当红套完毕需停止对超长铜衬套1的电源时，可先对缠绕在该船艉轴顶部4001的第一组加热线圈断电，再对缠绕在该船艉轴中部4002的二组加热线圈断电，以使铜衬套的冷却更均匀。本实施例中，按照需红套的衬套的实际尺寸，采用的是三十四组加热线圈3。单组加热线圈的内径：362mm，长度：120mm，功率：8.75KW，电压：380V。三十四组加热线圈3组成一套陶瓷电极加热器。将三十四组加热线圈分成四个控制单元，第一控制单元由第1组至第6组加热线圈3组成，第二单元由第7组至第25组加热线圈3组成，第三单元由第8组至第26组加热线圈3组成，第四单元由第27组至第34组加热线圈3组成。其中，第二单元的加热线圈3与第三单元的加热线圈3交叉缠绕。采用分单元控制的方法进行断电控制。采用分单元均匀断电时，首先把需要精确定位一端的加热线圈3断电，也就是切断第一单元的加热线圈3的电源，待冷却10s左右钟后再断掉其余单元的加热线圈3的电源，这样就可保障需要精确定位一端首先冷却，与船艉轴4安装位置首先固定，从而保障了装套的精确度。

采用三十四组加热线圈3的陶瓷加热器容易制作，且加热温度容易控制，组装方便。采用分单元均匀断电的优点在于，当加热温度超过350℃时，可以分单元停止陶瓷电极加热器的加热，保障铜衬套的温度控制在需要的变化范围内。另外船艉轴4安装到位后，轴承位置需要精确定位，如果对加热线圈3同时断电停止加热，铜衬套会自由收缩，这样就不能保障需要精确定位一端的铜衬套位置。

为了取得更好的效果，红套前还可以进行以下准备工作：

1、首先应做好船艉轴外径与超长衬套内径的清洁工作。

2、做二根样棒，当超长衬套加热至250℃时，开始检测样棒是否正常通过超长衬套的内孔，如样棒通过超长衬套的内孔，即可开始起吊。

3、做一副红套定位装置5，比如一轴套，装夹固定在红套的船艉轴顶端，以保证红套时定位精确。

如果超长铜衬套1为多段铜衬套，按照同样的方法，可以依次套妥其它段。

经多次试验对比，现有的红套方法与本发明的方法的优劣列表如下：

现有的明火加热法	现有的热油加热法	本发明的陶瓷电极加热法
			此种工艺采用的是明火作业，极不安全，工人的劳动强度很大，加热温度不均匀及局部温度过高；使孔径产生不圆度及锥度，局部高温部位还会使铜衬套原有的金相组织被破坏；另外局部加热时铜衬套表面温度很高，外表容易氧化，从而减弱铜衬套的强度和使用寿命。	这种红套工艺设备及操作都相对复杂，施工时间长，一般做一次需耗时二天半左右(半天准备.半天煮油、半天加热)，适合较短的衬套且适用于垂直红套，设备的通用性也差，维修保养费用大。	具有性能稳定、使用使命长、高效节能、表面温度均匀、绝缘性能好等优势，且热响应时间短，热惯性小，升温速度快，加热温度最高可达700℃。无可见光的辐射，具有较好的表面发散率，安全环保。不受外径大小的影响，可同时解决多项问题，经济实用。

由于超长铜衬套1冷却速度非常快，装配过程中有抱死的危险，经实际测算：停止加温后5秒-7秒，超长铜衬套1则抱死在船艉轴4上。所以用传统的明火加热法或热油加热法无法完成这项任务，本发明陶瓷电极加热法才是最合适的。由此，利用本发明，操作安全、成本低廉，且对中准确。本发明还适用许多超大超长铜衬套(内径＞Φ1500mm)、超大超长不锈钢衬套红套工程。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种红套超长衬套的方法，其包括以下步骤：S₁、先加热该超长衬套，S₂、将加热的该超长衬套穿套在一长轴上，其特征在于，该步骤S₁之前平置并水平校中该长轴；步骤S₂中的该超长衬套是处于带电加热的情况下水平穿套在该长轴上的，该带电穿套的步骤包括：

S₂₁、用一支架撑住该长轴的中部；

S₂₂、平吊该带电的超长衬套，并对其进行水平校准及与长轴进行轴心校准；

S₂₃、穿套该超长衬套并顶住露出的该长轴尾端的中心；

S₂₄、拆除该支架，将该超长衬套平套于该长轴；

S₂₅、对该超长衬套均匀断电。

2.如权利要求1所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，在步骤S₁中对该超长衬套的带电加热，是通过一缠绕在该超长衬套外表周壁上的加热装置进行的循环加热。

3.如权利要求2所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，该加热装置包括多组加热线圈。

4.如权利要求3所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，该加热线圈为陶瓷电极加热线圈。

5.如权利要求3所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，该加热线圈为至少分别缠绕在该长轴顶部、中部及尾部的三组，断电时，是先对缠绕在该长轴顶部的第一组加热线圈断电，再对剩下的加热线圈组断电。

6.如权利要求2所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，该加热装置电连接一用于控制该加热装置的加热温度的控制箱。

7.如权利要求6所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，该加热装置与该控制箱间还电连接一温控装置，该温控装置用于控制该超长衬套的加热温度保持在预设的温度值。

8.如权利要求7所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，该温控装置内设有一温度限位开关，用于接通或断开该加热装置。

9.如权利要求3所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，各组该加热线圈与该超长衬套外表周壁间还盘覆一热传导性绝缘管，用于该加热线圈和超长衬套间的导热及保温。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的红套超长衬套的方法，其特征在于，该超长衬套为超长铜衬套或超长不锈钢衬套。

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