CN105384050A - 一种用于大型金属壳体翻转装置 - Google Patents

Abstract

一种用于大型金属壳体翻转装置，包括相互独立并配合使用的吊具、托架和第一卡盘和第二卡盘。将第一卡盘和第二卡盘分别卡住金属壳体前、后裙，并通过双头螺纹长螺杆轴线拉紧固定，使卡盘与壳体形成一个笼式结构的整体，然后前、第二卡盘分别通过吊耳与三角架吊具和H型托架连接，使笼式结构的金属壳体可以绕吊耳回转，通过吊车拉动三脚架吊具和H型托架实现重型金属壳体由立式到卧式和由卧式到立式的平稳安全翻转，且不损伤金属壳体表面。

Description

一种用于大型金属壳体翻转装置

技术领域

本发明涉及机械加工行业，具体是一种适用于直径φ2000mm以上、重量10t以上规格的重型金属壳体立卧翻转的工装。

背景技术

金属壳体一般为接头、裙框、封头和圆筒组焊而成的筒形产品，组焊后进行机械加工，外表面光洁度要求高，不允许有磕、碰伤等缺陷。金属壳体在加工和周转过程中需要进行立式和卧式的来回翻转，由于外表面无任何可作用力的外部件，翻转过程中必须借助翻转工装。

目前金属壳体立卧翻转使用的工装和方法为：通过内表面贴橡胶毡的O形金属抱环抱住金属壳体两端外圆，一端抱环连接吊绳拉动壳体，一端抱环固定在固定支架上，使金属壳体绕固定支架旋转。在翻转架上完成壳体立卧状态转换，翻转过程中主要由抱环的橡胶毡与壳体筒体外表面间摩擦力来承受壳体重力，防止壳体跌落、过载失控。由于重型金属壳体直径在φ2000mm以上、重量10t以上，如使用该抱环工装翻转，会有以下不足：一是因抱环直径过大，作用力不均匀，紧固难度大；二是用于支撑的固定支架需有稳固的地基或平台来固定，相对空间紧凑的车间不易实现，且操作复杂；三是该种方法翻转可靠性不足，当金属壳体重量过大时，抱环内表面的橡胶毡易滑脱，出现安全事故；四是橡胶毡与抱环通过铆钉连接，铆钉易划伤金属壳体外表面，影响产品质量。《科技创新与应用》中刊登的王式才撰写的《反应堆压力容器筒体运输翻转托架设计要点》一文中，设计了一种适用于筒体容器运输及翻转的托架，该装置将筒体容器固定在托架上，通过翻转托架以实现筒体容器的翻转，该装置更适用运输固定用，翻转仍需借助外部装置实现，操作复杂。

发明内容

为了解决现有重型金属壳体立卧翻转过程中存在的安全性低、产品质量稳定性差和场地受限的不足，本发明提出了一种用于大型金属壳体翻转装置。

本发明包括吊具、托架、卡盘和吊耳。所述的吊具、托架和卡盘相互独立并配合使用。所述的卡盘有两件，分别是第一卡盘和第二卡盘。所述的吊耳有两件，分别是与第一卡盘配合使用的长吊耳，以及与第二卡盘配合使用的短吊耳。其中：所述吊具包括横梁、两个转接块、两个连接块和钢丝绳。其中，所述两个转接块分别铰接在横梁的两端。所述两个转接块的上端均与钢丝绳连接；所述两个转接块的下端分别通过钢丝绳连接有连接块。所述托架包括卸扣、板梁架、钢架和托板。所述托板位于钢架的下部，并将该托板的顶端与半圆的两端分别焊接在该钢架的两侧立板之间。在所述钢架两侧立板的顶端分别铰接有板梁架；在该板梁架中部的有卸扣销轴的安装通孔。卸扣通过所述的销轴铰接该板梁架中部上表面。

所述卡盘的圆周表面连接法兰。在该连接法兰的下表面形成了该卡盘的定位止口；所述定位止口处的外径与金属壳体的内径相同。在所述连接法兰的圆周上均布有四组连接通孔，该通孔的位置与各吊耳上的连接通孔的位置相对应。在所述各组连接通孔的两侧均有用于将两个卡盘固连的通孔，用于安装连接两个卡盘的长螺杆。

所述各转接块的两端均有两个并列的“U”形槽，各“U”形槽的槽壁上有同轴的销轴安装孔。在所述各转接块的中部有用于连接横梁的销轴孔。使用时，将一根钢丝绳的两端分别套装在各转接块一端的销轴上并固紧；将另一根钢丝绳的两端分别套装在各转接块另一端的销轴上并固紧。将所述各转接块分别装入所述横梁两端的“U”形槽内，并通过销轴将各转接块与横梁两端铰接。

所述连接块的一端有钢丝绳的过孔，在该过孔两端孔口处的连接块的表面有半圆形的钢丝绳嵌槽。在所述连接块的另一端有与长吊耳连接的通孔。所述钢丝绳过孔的中心线与所述与长吊耳连接的通孔的中心线相互垂直。

所述的吊耳的一端均有“U”形槽；该“U”形槽的两侧壁上均有一组连接通孔；该连接通孔的数量为3～5个。分别位于所述“U”形槽的两侧壁上连接通孔的数量相同、位置对应，并且相对应的各通孔同轴。

所述吊耳中的短吊耳的一侧外表面有凸出的耳片，该耳片上有与托架配合的通孔。

所述托架中，托板为矩形板状，该托板的一个长边上形成半圆状的开口，沿所述开口的半径加工有与第二卡盘配合的凹槽，该凹槽的宽度与所述第二卡盘上连接法兰的宽度相同，使用时，将第二卡盘上的连接法兰嵌装在该凹槽内。在所述托板半圆凹槽的中部有长螺杆的避让孔。

在板梁架两端有凸出该板梁架侧表面的“U”形插口；在所述“U”形插口的两侧壁上均有与H型钢架配合的同轴通孔。在该板梁架长度方向的中心有安装短轴的销孔，卸扣铰接在该短轴上。所述位于板梁架两端的“U”形插口在该板梁架的同一侧。

本发明提出了一套能够适用于直径φ2000mm以上、重量10t以上规格的重型金属壳体翻转工装，无特殊翻转场地限制，具有安全可靠、翻转灵活的特点。

本发明工装主要由三角架吊具、长吊耳、前/第二卡盘、双头螺纹长螺杆、H型托架、短吊耳六部分组成。

其中三角架吊具主要由钢丝绳、钢丝绳夹、横梁、转接块、连接块、销轴、锁紧螺母组成。横梁为两端开槽的钢圆棒，主要由于横向支撑，垂直槽面有销孔，两端孔距根据第一卡盘外圆和长吊耳装配后尺寸设计；转接块为中间凹入，两端开槽的方块状钢锻件，在两端及中间垂直槽面各有一个销孔，转接块中间薄壁嵌入横梁的开槽中，通过销轴连接，并可灵活旋转；连接块为T型方块钢，一端有穿钢丝绳通孔，另一端为销孔，主要用于连接长吊耳，拉动整个工装；销轴为有螺纹的圆钢，主要用于各零部件的连接。

长吊耳一端为开槽口，槽宽与卡盘厚度配合，垂直槽面有均匀排布的五个通孔。另一端为带螺纹的轴，轴直径与连接块薄端孔径配合。主要用于连接三角架吊具和卡盘，开槽端卡住卡盘，并通过螺栓固定，另一端插入连接块销孔，并通过螺母锁紧。

第一卡盘和第二卡盘结构相同，为盘环钢铸件，一端面为台阶面，台阶外圆直径根据金属壳体裙开口内径设计，卡盘大外圆应大于金属壳体直径，在端面均布五组孔，用于穿螺杆和固定吊耳用。主要用于固定金属壳体，前、第二卡盘台阶外圆卡在金属壳体前、后裙内孔处，并通过双头螺纹长螺杆拉紧，形成笼式结构。

双头螺纹长螺杆为两端有螺纹的圆钢棒，长度应大于金属壳体总长。

H型托架由卸扣、板梁架、H型钢架、托板组成。板梁架为一定厚度的长条钢板，中心通孔为装配卸扣用，下端面两端开槽，槽宽根据H型钢厚度设计，两个槽中心距根据H型钢架焊接宽度设计，与H型钢架连接，起拉动作用；H型钢架为用H型钢组焊的钢架，钢架宽度根据第二卡盘与短吊耳装配后设计，H型钢两端均有连接销孔，主要形成杠杆原理，撬动金属壳体倾斜，支撑金属壳体翻转；托板为一定厚度的钢板，宽度根据H型钢架焊接宽度设计，内型面为圆弧面台阶，外圆弧直径根据金属壳体裙框外圆设计，主要用于托住金属壳体后裙。

短吊耳为耳朵形状钢件，一端开槽，槽宽根据第二卡盘厚度设计，垂直槽面均匀分布五个通孔，用于与第二卡盘连接螺栓固定，耳朵端垂直端面有一销孔，与H型托架通过销轴连接。

装配与使用：

第一步，组装三角架吊具：横梁两端通过销轴和锁紧螺母各连接一个转接块，转接块可绕销轴旋转；钢丝绳穿过转接块上端孔并由钢丝绳夹固定，形成一个闭环的三角形；转接块下端通过钢丝绳与连接块连接，并由钢丝绳夹固定。

第二步，组装H型托架：托板焊接在H型钢架上，形成一个整体，板梁架通过销轴连接在H型钢架上，可绕销轴旋转；卸扣安装在板梁架中心孔上，形成H型托架。

第三步，安装前/第二卡盘及吊耳：第一卡盘安装在金属壳体前裙上，台阶外圆与前裙内孔配合，防止第一卡盘径向移动；同理，第二卡盘安装在金属壳体后裙上；在前、第二卡盘的均布四处通过八根双头螺纹长螺杆拉紧固定，使前、第二卡盘与金属壳体形成一个笼式结构的整体。在第一卡盘对称位置安装两个长吊耳，在第二卡盘与第一卡盘相对应的象限位置安装两个短吊耳。

第四步，组合安装工装：将三角架吊具钢丝绳挂于天车吊钩上，三角架吊具上的连接块分别与长吊耳连接，并用锁紧螺母紧固；连接牢固后，天车通过三角架吊具将金属壳体吊起，另一天车挂钩勾住卸扣，使H型托架与短吊耳通过销轴连接，并通过锁紧螺母紧固。安装后H型托架天车升起，使H型托架撬动金属壳体翻倒，三角架吊具端的天车配合下降，保证金属壳体翻转平稳，从而使金属壳体有立式安全平稳翻转成卧式。同理，将壳体由卧式翻转为立式。

本发明将第一卡盘和第二卡盘分别卡住金属壳体前、后裙，并通过双头螺纹长螺杆轴线拉紧固定，使卡盘与壳体形成一个笼式结构的整体，然后前、第二卡盘分别通过吊耳与三角架吊具和H型托架连接，使笼式结构的金属壳体可以绕吊耳回转，通过天车(或吊车)拉动三脚架吊具和H型托架实现重型金属壳体由立式到卧式和由卧式到立式的平稳安全翻转，且不损伤金属壳体表面。本发明已在某直径三米壳体的翻转中试验成功，效果如图所示。

附图说明

图1为横梁的结构示意图。

图2为转接块结构示意图，其中图2a是主视图，图2b是俯视图。

图3为连接块结构示意图，其中图3a是主视图，图3b是图3a中A-A截面视图，图3c是俯视图。

图4为三角架吊具装配示意图，其中图4a是主视图，图4b是图4a中A-A截面视图。

图5为长吊耳结构示意图，其中图5a是主视图，图5b是图5a的A-A向视图。

图6为卡盘结构示意图，其中图6a是主视图，图6b是俯视图。

图7为板梁架结构示意图，其中图7a是主视图，图7b是侧视图。

图8为托板结构示意图，其中图8a是主视图，图8b是侧视图。

图9为H型托架的装配示意图，其中图9a是主视图，图9b是侧视图。图中：

图10为短吊耳结构示意图，其中图10a是主视图，图10b是侧视图，图10c是图10a中A-A截面视图。

图11为卡盘、吊耳装配示意图。

图12为工装总装配示意图，其中图12a是主视图，图12b是侧视图，图12c是图12b中的A向视图，图12d是图12c中的局部放大图，图12e是图12d中的B-B截面视图，图12f是吊耳装配的局部放大图，图12g是图12f中的P向视图。

图中：

1.钢丝绳；2.钢丝绳夹；3.横梁；4.转接块；5.连接块；6.销轴；7.锁紧螺母；8.卸扣；9.板梁架；10.H型钢架；11.托板；12.长吊耳；13.第一卡盘；14.双头螺纹长螺杆；15.第二卡盘；16.短吊耳；17.金属壳体。

具体实施例：

本实施例是一种用于金属壳体立卧翻转的工装。所述的金属壳体直径为3000mm，长度6000mm，重量13t，由裙框、接头、封头和圆筒组焊而成。

本实施例包括吊具、托架、卡盘和吊耳。所述的吊具、托架和卡盘相互独立并配合使用。所述的卡盘有两件，分别是第一卡盘13和第二卡盘15。所述的吊耳有两件，分别是与第一卡盘13配合使用的长吊耳12，以及与第二卡盘15配合使用的短吊耳16.

所述吊具包括横梁3、两个转接块4、连接块5和钢丝绳1。其中，所述两个转接块4分别铰接在横梁3的两端。所述两个转接块的上端均与钢丝绳1连接；所述两个转接块4的下端分别通过钢丝绳连接有连接块5。

所述托架包括卸扣8、板梁架9、H型的钢架10和托板11。所述托板11为半圆形，位于H型的钢架10的下部，并将该托板的顶端与半圆的两端分别焊接在该钢架的两侧立板之间。在所述钢架10两侧立板的顶端分别铰接有板梁架9；在该板梁架中部的有卸扣销轴的安装通孔。卸扣8通过所述的销轴铰接该板梁架中部上表面。

所述第一卡盘13和第二卡盘15的结构相同，本实施例以其中的第一卡盘为例加以说明。

所述第一卡盘13为圆环状。所述第一卡盘的圆周表面连接法兰。在该连接法兰的下表面形成了该第一卡盘的定位止口。所述定位止口处的外径与金属壳体的内径相同。在该第一卡盘的圆周表面有连接法兰。在所述连接法兰的圆周上均布有四组连接通孔，该通孔的位置与长吊耳12上的连接通孔的位置相对应。在所述各组连接通孔的两侧均有用于连接第一卡盘13和第二卡盘15的通孔，通过该通孔，用长螺杆14将第一卡盘13和第二卡盘15固连。

所述各转接块4为条状，各转接块的两端均有两个并列的“U”形槽，各“U”形槽的槽壁上有同轴的通孔，用于安装销轴。在所述各转接块的中部有用于连接横梁3的销轴孔。使用时，将一根钢丝绳的两端分别套装在各转接块一端的销轴6上，并用锁紧螺母7固紧；将另一根钢丝绳的两端分别套装在各转接块另一端的销轴上，并用锁紧螺母7固紧。将所述各转接块分别装入所述横梁两端的“U”形槽内，并通过销轴将各转接块与横梁两端铰接。

所述连接块5的一端有钢丝绳的过孔，在该过孔两端孔口处的连接块的表面有半圆形的钢丝绳嵌槽。在所述连接块的另一端有与长吊耳12连接的通孔。所述钢丝绳过孔的中心线与所述与长吊耳连接的通孔的中心线相互垂直。

所述的长吊耳12的一端有“U”形槽；该“U”形槽的两侧壁上均有一组连接通孔；该连接通孔的数量为3～5个，本实施例中，所述连接通孔的数量为5个。分别位于所述“U”形槽的两侧壁上连接通孔的数量相同、位置对应，并且相对应的各通孔同轴。所述长吊耳12的一端为与连接块上的通孔配合的连接轴，该连接轴端头处的圆周表面为螺纹面，当所述长吊耳与连接块上的通孔配合后，用螺母固紧。

所述短吊耳16的一端有“U”形槽；该“U”形槽的两侧壁上均有一组连接通孔；该连接通孔的数量为3～5个，本实施例中，所述连接通孔的数量为5个。分别位于所述“U”形槽的两侧壁上连接通孔的数量相同、位置对应，并且相对应的各通孔同轴。所述短吊耳的一侧外表面有凸出的耳片，该耳片上有与托架配合的通孔。

所述托架中，托板11为矩形板状，该托板的一个长边上形成半圆状的开口，沿所述开口的半径加工有与第二卡盘15配合的凹槽，该凹槽的宽度与所述第二卡盘上连接法兰的宽度相同，使用时，将第二卡盘上的连接法兰嵌装在该凹槽内。在所述托板半圆凹槽的中部有长螺杆的避让孔。

所述板梁架9为板条装。在板梁架两端有凸出该板梁架侧表面的“U”形插口；在所述“U”形插口的两侧壁上均有与H型钢架10配合的同轴通孔。在该板梁架长度方向的中心有安装短轴的销孔，卸扣8铰接在该短轴上。所述位于板梁架两端的“U”形插口在该板梁架的同一侧。

所述H型钢架10和卸扣8均采用标准件。

本实施例中，

第一卡盘和第二卡盘均为铸钢件，厚度为125mm，外圆φ3160mm，内径φ2070mm，台阶高度30mm，台阶外圆φ2180mm，端面圆周方向四处均布孔，每处有五个φ22mm和两个φ32mm通孔。

所述的长吊耳和短吊耳均采用45#钢，调质HRC33～38。长吊耳厚度155mm，开口槽宽度95mm，端面孔为五个φ22mm通孔，分布与第一卡盘端面孔一致，另一端销轴直径φ55mm，螺纹为M42；短吊耳厚度155mm，开口槽宽度95mm，端面孔为五个φ22mm通孔，分布与第二卡盘端面孔一致，另一端耳朵厚度60mm，销孔为φ56mm。

所述横梁的材料为Q235，横梁为中间直径φ120mm，两端直径φ180mm的圆棒，总长度3240mm，两端开口槽宽55mm，深400mm，垂直槽面的销孔直径为φ56mm，孔距为2765mm。

所述转接块的材料为45#钢，调质HRC33-38，总长度900mm，宽度140mm，两端厚度为180mm，中间厚度为55mm，两端槽宽36mm，深152mm，销孔直径φ56mm。

所述连接块的材料为45#钢，调质HRC33-38，总厚度140mm，薄壁端厚度40mm，钢丝绳孔为φ42mm，孔为椭圆型，方便钢丝绳的收口。

销轴的材料为45#钢，调质HRC33-38，销轴部位直径φ56mm，螺纹为M56。

根据金属壳体总重量及使用条件，钢丝绳直径为φ40mm的圆股钢芯。

根据第二卡盘最大外径和短吊耳厚度设计H型钢架。H型钢架为三根规格HW300×305×15×15H型钢组焊而成，宽度为3340mm，长度6450mm。

设计板梁架，材料为45#钢板，调质HRC33-38，厚度为100mm，宽度625mm，下端开槽宽64mm，深125mm，两槽距为3404mm，销孔直径为φ56mm，板块中间加工一个φ130mm的卸扣孔。

使用时：

组装三角架吊具：横梁3两端通过销轴6和锁紧螺母7各连接一个转接块4，转接块4可绕销轴旋转；钢丝绳1穿过转接块4上端孔并由钢丝绳夹2固定，形成一个闭环的三角形；转接块4下端通过钢丝绳1与连接块5连接，并由钢丝绳夹2固定。

组装H型托架：托板11焊接在H型钢架10上，形成一个整体，板梁架9通过销轴6连接在H型钢架10上，可绕销轴旋转；卸扣8安装在板梁架9中心孔上，形成H型托架。

安装前/第二卡盘及吊耳：第一卡盘13安装在金属壳体17前裙上，台阶外圆与前裙内孔配合，防止第一卡盘径向移动；同理，第二卡盘15安装在金属壳体17后裙上；在前、第二卡盘的均布四处通过八根双头螺纹长螺杆14拉紧固定，使前、第二卡盘与金属壳体形成一个笼式结构的整体。在第一卡盘对称位置安装两个长吊耳12，在第二卡盘上与第一卡盘相对应的象限位置安装两个短吊耳16。

将三角架吊具钢丝绳挂于天车吊钩上，三角架吊具上的连接块5分别与长吊耳12连接，并用锁紧螺母7紧固；连接牢固后，天车通过三角架吊具将金属壳体17吊起，另一天车挂钩勾住卸扣8，使H型托架与短吊耳16通过销轴6连接，并通过锁紧螺母7紧固。安装后H型托架天车升起，使H型托架撬动金属壳体翻倒，三角架吊具端的天车配合下降，保证金属壳体翻转平稳，从而使金属壳体有立式安全平稳翻转成卧式。同理，将壳体由卧式翻转为立式。

使用本实施例进行直径φ3000mm、重量10t以上规格的重型金属壳体立卧翻转，能够实现重型金属壳体由立式到卧式和由卧式到立式的平稳安全翻转，且不损伤金属壳体表面。可在露天空旷位置使用吊车进行，无特殊翻转场地限制，具有安全可靠、翻转灵活的特点。

Claims (8)

1.一种用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，包括吊具、托架、卡盘和吊耳；所述的吊具、托架和卡盘相互独立并配合使用；所述的卡盘有两件，分别是第一卡盘和第二卡盘；所述的吊耳有两件，分别是与第一卡盘配合使用的长吊耳，以及与第二卡盘配合使用的短吊耳；其中：所述吊具包括横梁、两个转接块、两个连接块和钢丝绳；其中，所述两个转接块分别铰接在横梁的两端；所述两个转接块的上端均与钢丝绳连接；所述两个转接块的下端分别通过钢丝绳连接有连接块；所述托架包括卸扣、板梁架、钢架和托板；所述托板位于钢架的下部，并将该托板的顶端与半圆的两端分别焊接在该钢架的两侧立板之间；在所述钢架两侧立板的顶端分别铰接有板梁架；在该板梁架中部的有卸扣销轴的安装通孔；卸扣通过所述的销轴铰接该板梁架中部上表面。

2.如权利要求1所述用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，所述卡盘的圆周表面连接法兰；在该连接法兰的下表面形成了该卡盘的定位止口；所述定位止口处的外径与金属壳体的内径相同；在所述连接法兰的圆周上均布有四组连接通孔，该通孔的位置与各吊耳上的连接通孔的位置相对应；在所述各组连接通孔的两侧均有用于将两个卡盘固连的通孔，用于安装连接两个卡盘的长螺杆。

3.如权利要求1所述用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，所述各转接块的两端均有两个并列的“U”形槽，各“U”形槽的槽壁上有同轴的销轴安装孔；在所述各转接块的中部有用于连接横梁的销轴孔；使用时，将一根钢丝绳的两端分别套装在各转接块一端的销轴上并固紧；将另一根钢丝绳的两端分别套装在各转接块另一端的销轴上并固紧；将所述各转接块分别装入所述横梁两端的“U”形槽内，并通过销轴将各转接块与横梁两端铰接。

4.如权利要求1所述用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，所述连接块的一端有钢丝绳的过孔，在该过孔两端孔口处的连接块的表面有半圆形的钢丝绳嵌槽；在所述连接块的另一端有与长吊耳连接的通孔；所述钢丝绳过孔的中心线与所述与长吊耳连接的通孔的中心线相互垂直。

5.如权利要求1所述用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，所述的吊耳的一端均有“U”形槽；该“U”形槽的两侧壁上均有一组连接通孔；该连接通孔的数量为3～5个；分别位于所述“U”形槽的两侧壁上连接通孔的数量相同、位置对应，并且相对应的各通孔同轴。

6.如权利要求5所述用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，所述吊耳中的短吊耳的一侧外表面有凸出的耳片，该耳片上有与托架配合的通孔。

7.如权利要求1所述用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，所述托架中，托板为矩形板状，该托板的一个长边上形成半圆状的开口，沿所述开口的半径加工有与第二卡盘配合的凹槽，该凹槽的宽度与所述第二卡盘上连接法兰的宽度相同，使用时，将第二卡盘上的连接法兰嵌装在该凹槽内；在所述托板半圆凹槽的中部有长螺杆的避让孔。

8.如权利要求1所述用于大型金属壳体翻转装置，其特征在于，在板梁架两端有凸出该板梁架侧表面的“U”形插口；在所述“U”形插口的两侧壁上均有与H型钢架配合的同轴通孔；在该板梁架长度方向的中心有安装短轴的销孔，卸扣铰接在该短轴上；所述位于板梁架两端的“U”形插口在该板梁架的同一侧。