CN106523502B - 船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，属于船用机械设备技术领域。弹簧缓冲件(11)包括压缩弹簧(4)、连接杆(5)、外部壳体(2)，压缩弹簧(4)设置在外部壳体(2)中；连接杆(5)的一侧为法兰(1)、另一侧为挂钩(6)，连接杆(5)的挂钩(6)与卸扣(12)相连；压缩弹簧(4)的一端与连接杆(5)上的法兰(1)相接触、另一端与外部壳体(2)的底部相接触。本发明与现有技术相比具有结构简单、性能可靠、性价比高等特点。本发明的贯穿螺栓扭转装置最大程度的降低成本，并且拥有高可靠性、设计紧凑、易于安装等优点。
Description
技术领域
本发明属于船用机械设备技术领域，更具体的说，属于一种船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置。
背景技术
现有技术中船用大功率低速主机市场竞争越来越激烈，现有技术如何在不影响主机性能的前提下有效地降低主机成本，目前已经成为了新型主机设计的主要方向。瓦锡兰的X系列主机就是在此背景下应运而生，现有技术中的主机之基础上优化了大部分零部件的材料，设计过程中考虑到更适合制造(焊接、加工、铸造、锻造、装配等各个过程)，图1是现有技术船用大功率低速主机中贯穿螺栓扭转装置的结构示意图，当贯穿螺栓扭转装置(即贯穿螺栓)从缸体、机架以及机座的螺栓孔内穿过，底部螺母扭紧到贯穿螺栓本体上，形成底部固定作用。
发明内容
本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置。
本发明的一种船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，其特征在于，包括弹簧缓冲件、上螺栓杆、下螺栓杆、底部螺母、扭转杆、卸扣、连接螺栓，弹簧缓冲件与上螺栓杆通过卸扣连接设置在一起，上螺栓杆和下螺栓杆通过连接螺栓连接设置在一起，下螺栓杆与底部螺母连接设置在一起，其中：
弹簧缓冲件包括压缩弹簧、连接杆、外部壳体，压缩弹簧设置在外部壳体中；连接杆的一侧为法兰、另一侧为挂钩，连接杆的挂钩与卸扣相连；压缩弹簧的一端与连接杆上的法兰相接触、另一端与外部壳体的底部相接触。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，外部壳体上设置有观察孔。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，上螺栓杆上对称地设置有两个扭转杆。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，扭转杆的长度是2455mm。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，扭转杆的直径是30mm。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，上螺栓杆和下螺栓杆的直径均是40mm。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，压缩弹簧的材料是60CrMnA调质钢。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，连接螺栓的材料是35CrMo调质钢。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，连接螺栓的两侧均有螺纹，连接螺栓的一侧螺纹与上螺栓杆中的螺纹孔连接，连接螺栓的另一侧螺纹与下螺栓杆中的螺纹孔连接。
根据以上所述的船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，优选，底部螺母上部为圆弧面，底部螺母上部的圆弧面与机座加工孔的圆弧面相贴合。
本发明与现有技术相比具有结构简单、性能可靠、性价比高等特点。本发明的贯穿螺栓扭转装置最大程度的降低成本，并且拥有高可靠性、设计紧凑、易于安装等优点。
本发明针对现有技术中贯穿螺栓所存在的技术问题，本发明摒弃了现有技术中的主机“海底帽”式的螺母以及长贯穿螺栓设计，采用了减小贯穿螺栓总长度，以节约材料成本。
附图说明
附图1是现有技术中贯穿螺栓扭转装置的结构示意图；
附图2是本发明贯穿螺栓的结构示意图；
附图3是本发明贯穿螺栓扭转装置的结构示意图一；
附图4A是本发明贯穿螺栓扭转装置的结构示意图二；
附图4B是本发明贯穿螺栓扭转装置中零件的结构示意图；
附图4C是本发明贯穿螺栓扭转装置中零件的结构示意图；
附图4D是本发明贯穿螺栓扭转装置中零件的结构示意图；
附图5是本发明贯穿螺栓扭转装置中扭转杆的结构示意图；
附图6是本发明贯穿螺栓扭转装置中连接螺栓的结构示意图。
具体实施方式
图2是本发明贯穿螺栓的结构示意图；图3是本发明贯穿螺栓扭转装置的结构示意图一；图4是本发明贯穿螺栓扭转装置的结构示意图二；本发明贯穿螺栓扭紧装置所应用到的贯穿螺栓底部螺母相对现有技术中贯穿螺栓技术效果更好；现有技术中贯穿螺栓从缸体、机架以及机座的贯穿螺栓孔内穿过，底部螺母扭紧到贯穿螺栓本体上，底部螺母10最终仅仅只起到底部固定作用。本发明贯穿螺栓扭紧装置所应用到的贯穿螺栓底部的底部螺母10为长方体，本发明的底部螺母10的上平面呈圆弧型。
在柴油机中安装本发明配有扭转装置的贯穿螺栓之前、须把底部螺母10预先放置到柴油机机座本体中加工出的圆孔内，而且要保证底部螺母10中的螺纹孔与贯穿螺栓在装配的时候能够相互完全配合；本发明的底部螺母10放到机座加工孔内，由于空间的限制使得该底部螺母10安装之后便无法再旋转。为了使本发明贯穿螺栓的下螺栓杆16与底部螺母10能够旋合在一起，本发明贯穿螺栓扭紧装置中的弹簧缓冲件11应该对整个贯穿螺栓(上螺栓杆15和下螺栓杆16)进行活动控制进而扭紧整个贯穿螺栓，最终实现了整个贯穿螺栓与底部螺母10的螺纹旋合。当整个贯穿螺栓与底部螺母10旋合后，底部螺母10上部的圆弧面与机座加工孔的上部圆弧面相贴合，这要求整个贯穿螺栓与底部螺母10旋合好后再有一个提拉整个贯穿螺栓的工序步骤。整个贯穿螺栓分为上下两段(上螺栓杆15和下螺栓杆16)，上下两段贯穿螺栓(上螺栓杆15和下螺栓杆16)通过连接螺栓14连接在一起。
本发明贯穿螺栓扭紧装置的工作原理是：在贯穿螺栓安装的过程中，可以通过扭紧装置旋转贯穿螺栓，使得贯穿螺栓与底部螺母10有效地旋合在一起；并且在旋合后可以通过该装置提拉贯穿螺栓，使得底部螺母10的上圆弧面能与柴油机机座中的圆孔面相贴合，并且在提拉贯穿螺栓使底部螺母10贴合时提供一个缓冲力，避免瞬时应力过大。
图5是本发明贯穿螺栓扭转装置中扭转杆的结构示意图；本发明的贯穿螺栓扭紧装置由三大部分组成：簧缓冲件11、扭转杆13、连接螺栓14；位于上端部分的弹簧缓冲件11、位于中间部分的扭转杆13、位于下端部分的连接螺栓14。
下螺栓杆16与底部螺母10连在一起，上螺栓杆15和下螺栓杆16通过连接螺栓14连接在一起。本发明在向缸体、机架以及机座的螺栓孔中安装扭紧装置过程中，可以依靠吊索的吊车钩进行安装作业，吊索的吊车钩上挂着弹簧缓冲件11、依靠卸扣12把弹簧缓冲件11和上螺栓杆15连在一起。
弹簧缓冲件11类似于一个“弹簧秤”，在壳体内部加装了一个压缩弹簧4，在压缩弹簧4中穿入一根一侧为法兰1、另一侧为挂钩6的连接杆5，并且在设计的时候在外部壳体2上加工出长100mm的配有刻度线的观察孔，观察孔上两个刻度线之间间距为10mm，配有刻度线的观察孔便于使用时对弹簧缓冲件11的内部进行观察。弹簧缓冲件11的核心部件是其内部的压缩弹簧4，压缩弹簧4应该经过计算以便于选择合适规格，才使得在扭转和提升贯穿螺栓过程中不损坏压缩弹簧4本身，壳体下部用于对压缩弹簧4进行支撑。
由于贯穿螺栓的单根重量在500kg，而在提拉贯穿螺栓使底部螺母10与机座贴合的过程中，压缩弹簧4会额外受到贯穿螺栓本身重量的30％的力，压缩弹簧4的载荷相当大；压缩弹簧4的材质选取为60CrMnA的材料，这种60CrMnA材料的弹簧具有强度高，可由于承受较重载荷的特性。根据现场的使用要求确定弹簧的规格、尺寸和样式，然后根据弹簧的尺寸就能确定出外部壳体2的尺寸以及内部的带法兰1和挂钩6的连接杆5尺寸。
在外部壳体2和内部的带法兰1和挂钩6的连接杆5设计时，本着既要保证部件的强度又要降低成本的原则，在强度设计方面、本发明选择了足够的尺寸和厚度的材料；而在节省成本方面、设计的各部件的各个部分间，只要不是应力集中的位置，我们采取焊接的工艺来保证成本，而在应力相对集中的部分，例如内部带法兰1和挂钩6的连接杆5处，只采取整体加工的方式来保证强度。
弹簧缓冲件11的一个作用是观察弹簧变形量是否与已知贯穿螺栓的重量相符合；另外一个作用是在扭紧贯穿螺栓后，确保提拉贯穿螺栓使底部螺母10上端圆弧与机座加工孔靠紧的过程中避免瞬时载荷过大而造成的应力集中，损坏装置。
扭转杆13是由中间长杆、以及两侧的扭转手柄组成，中间长杆的顶端为圆环、以便用卸扣与弹簧缓冲件11连接，中间长杆的底端为M20的螺纹孔、以便与连接螺栓14连接；扭转杆13的设计主要是考虑杆本身的强度与高度要满足使用的要求。
扭转杆13选择直径为30mm、材质为20号的圆钢，扭转杆13可以采用焊接工艺的方式，焊接工艺避免了整块钢材加工的浪费；为了保证强度、扭转手柄的焊接处可以采用破口焊接，焊肉可以为15mm。扭转杆13的中间长杆、以及两侧的扭转手等主体部分要经过超声波探伤保证无缺陷，焊接部分要经过磁粉探伤保证无缺陷。
扭转杆13的高度也会受到一定限制，由于主机的贯穿螺栓安装时，主机中的汽缸套和共轨系统已经安装到位，汽缸套是高于共轨系统的，只要保证扭转杆13上的扭转把手的可操作高度要高于汽缸套的高度即可；并且还要考虑工人在使用扭转把手扭紧贯穿螺栓时，扭转把手的位置要便于工人操作；为此经过反复的试验，最终确定了扭转杆13的总长为2455mm、扭转杆13位于上螺栓杆15的2340mm高度位置处，这样在实际操作过程中工人便可手持扭转把手进行方便、快捷、合理的操作。
图6是本发明贯穿螺栓扭转装置中连接螺栓的结构示意图，连接螺栓14的两侧都为M20螺纹，连接螺栓14的一侧螺纹(上侧螺纹)与上螺栓杆15中的螺纹孔连接，连接螺栓14的另一侧螺纹(下侧螺纹)与下螺栓杆16中的螺纹孔连接；为了保证连接螺栓14的使用强度，连接螺栓14的材料可以使用35CrMo调质材料。
本发明的扭转装置经过方案确定、设计出图、加工成品来货后，已经获得了较好的使用效果。目前在用的两台W6X72主机的贯穿螺栓的扭转提拉过程后，实践证明了本发明的扭转装置具有安全可靠、操作灵活方便等特性，并且得到了操作工人的一致赞誉。本发明的扭转装置不仅仅可以利用于W6X72主机的贯穿螺栓的安装扭紧，在今后出现的新型主机上，如果有类似的贯穿螺栓设计，该装置也完全可以胜任。本发明的W6X72贯穿螺栓扭紧装置是完全合理、高效的设计，在施工过程中为工人提供了便利，为主机的顺利装配提供了有力的保证。
Claims (1)
1.一种船舶发动机主机中的贯穿螺栓扭转装置，其特征在于，包括弹簧缓冲件(11)、上螺栓杆(15)、下螺栓杆(16)、底部螺母(10)、扭转杆(13)、卸扣(12)、连接螺栓(14)，弹簧缓冲件(11)与上螺栓杆(15)通过卸扣(12)连接设置在一起，上螺栓杆(15)和下螺栓杆(16)通过连接螺栓(14)连接设置在一起，下螺栓杆(16)与底部螺母(10)连接设置在一起，其中：
弹簧缓冲件(11)包括压缩弹簧(4)、连接杆(5)、外部壳体(2)，压缩弹簧(4)设置在外部壳体(2)中；连接杆(5)的一侧为法兰(1)、另一侧为挂钩(6)，连接杆(5)的挂钩(6)与卸扣(12)相连；压缩弹簧(4)的一端与连接杆(5)上的法兰(1)相接触、另一端与外部壳体(2)的底部相接触；外部壳体(2)上设置有观察孔；上螺栓杆(15)上对称地设置有两个扭转杆(13)；扭转杆(13)的长度是2455mm；扭转杆(13)的直径是30mm；上螺栓杆(15)和下螺栓杆(16)的直径均是40mm；压缩弹簧（4）的材料是60CrMnA调质钢；连接螺栓(14)的材料或者是35CrMo调质钢；连接螺栓(14)的两侧均有螺纹，连接螺栓(14)的一侧螺纹与上螺栓杆(15)中的螺纹孔连接，连接螺栓(14)的另一侧螺纹与下螺栓杆(16)中的螺纹孔连接；底部螺母(10)上部为圆弧面，底部螺母(10)上部的圆弧面与机座加工孔的圆弧面相贴合。
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