熱脹冷縮法在修船工程中的應(yīng)用

1、熱脹冷縮法在修船工程中的應(yīng)用在修船工程中大都涉及到拆裝，而為了保證拆裝的順利進(jìn)行，我們往往采用加熱或者冷卻的方式，即將熱脹冷縮法應(yīng)用于工程實(shí)踐。本文就幾種應(yīng)用實(shí)例的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，以供同行參考。1 熱脹冷縮法原理物體遇熱要膨脹，遇冷要收縮，通過(guò)加熱或冷卻裝配組合體中其中一件的方法可使裝配件與被裝配件間產(chǎn)生間隙，從而達(dá)到比較容易地安裝或拆卸部件的目地。2 加熱法的應(yīng)用由于裝配組合件各部件間生銹或者是過(guò)盈配合，造成用常規(guī)工具難以拆卸。此時(shí)在不損壞設(shè)備部件的前提下，使用加熱法。對(duì)生銹組件通常先加熱裝配部件中的其中一個(gè)，使其在膨脹力的作用下松動(dòng)，然后再用常規(guī)工具將其拆開(kāi)。過(guò)盈配合的組件在安裝時(shí)也往往

2、使用加熱法，將外層部件加熱膨脹至可以裝下，等冷卻后即為過(guò)盈。加熱時(shí)注意不可超過(guò)臨界溫度，因?yàn)殡S著溫度的升高，材料的機(jī)械性能將發(fā)生變化，強(qiáng)度極限，屈服極限和彈性模量降低，塑性一般增高，超過(guò)臨界溫度會(huì)對(duì)金屬原有結(jié)構(gòu)造成破壞。另外加熱的時(shí)間和程度應(yīng)根據(jù)具體情況確定。2.1 絞纜機(jī)副卷筒的拆卸由于絞纜機(jī)副卷筒與軸之間采用過(guò)盈配合，中間有鍵，且已生銹。因副卷筒一般為鑄鐵，若直接用圖1所示的方法拉副卷筒，需壓力較大且宜損壞副卷筒，故用加熱法。用噴燈對(duì)軸加熱大約45h，冷卻后再對(duì)副卷筒加熱大約34h；冷卻后做專用工具卡在副卷筒上，如圖1所示，壓手動(dòng)泵至松動(dòng)，待壓力降至40MPa時(shí)，換用電動(dòng)泵，即可順利取下副

3、卷筒。2.2 主機(jī)凸輪軸上凸輪的拆裝 拆凸輪凸輪軸上凸輪1因形成剝蝕而需更換，如圖2所示。因凸輪1與凸輪2的間距L1較小，可以采用在L1間加千斤頂?shù)姆绞綄⑼馆?拆下。但因凸輪1與凸輪3的間距L2較大，不易用千斤頂，故用加熱法。將凸輪2拆下，把凸輪軸倒立，用3個(gè)噴燈沿凸輪1周向均勻分布，猛烈加熱，大約15min后凸輪1在重力作用下自行脫落。之所以猛烈加熱是因?yàn)椋杭訜嵬馆?，熱量會(huì)通過(guò)凸輪1傳向軸，猛烈加熱凸輪1會(huì)使其急劇升溫，而軸升溫較慢，這樣凸輪1的熱膨脹幅度會(huì)大于軸的熱膨脹幅度，使凸輪1和軸間產(chǎn)生間隙，從而自動(dòng)脫落；同時(shí)保證了軸隨凸輪1升溫不會(huì)超過(guò)臨界溫度。 裝凸輪因凸輪與軸是過(guò)盈配合，需將

4、新凸輪1加熱膨脹，等出現(xiàn)間隙后再安裝。新凸輪1的相應(yīng)參數(shù)如表1。表1新凸輪1的參數(shù)表中性層直徑D主要材料臨界溫度新凸輪300mm碳鋼220新凸輪1與軸的過(guò)盈量為：0.2mm。故新凸輪1內(nèi)徑熱膨脹量必須大于0.2mm，根據(jù)需要，使新凸輪1膨脹0.3mm進(jìn)行安裝。熱膨脹量估算公式為S=DT，熱膨脹量應(yīng)該滿足S>0.3mm。式中：D為新凸輪1中性層直徑；為碳鋼線性膨脹系數(shù)；T=(T1-T2)為最高溫度T1與室溫T2的差值。取D=300mm，=12.0×10-6/，則T>83.3。可得T=(T1-T2)>83.3，取室溫T2=20，則T1>103.3，故加熱到210即

5、可。再結(jié)合說(shuō)明書(shū)，確定將新凸輪1加熱到210即可。將新凸輪1放進(jìn)保溫箱中保溫4h左右，之后吊出趁熱安裝定位，用氣管吹，使其均勻冷卻。3 冷卻法的應(yīng)用有些裝配的部件組合體不易于加熱外部的部件，而易于冷卻內(nèi)部的部件，使之收縮至出現(xiàn)間隙，便于安裝。冷卻時(shí)，也不可超過(guò)臨界溫度，因?yàn)樵跍囟确浅５偷臅r(shí)候，材料的機(jī)械性能也發(fā)生變化，強(qiáng)度增高，塑性降低，也會(huì)對(duì)金屬原有結(jié)構(gòu)造成破壞。另外冷卻的時(shí)間和程度應(yīng)根據(jù)具體情況確定。3.1 舵承內(nèi)外套的安裝根據(jù)要求，舵承內(nèi)外套間采用過(guò)盈配合，此時(shí)須將新的內(nèi)套裝進(jìn)外套里，如圖3所示。舵承內(nèi)套中性層直徑D為800mm，材料為紫銅。舵承內(nèi)外套間的過(guò)盈量為0.2mm；故舵承內(nèi)套收

6、縮量必須大于0.2mm，根據(jù)需要，使內(nèi)套收縮0.35mm進(jìn)行安裝。收縮量估算公式為S=DT，收縮量應(yīng)該滿足S>0.35mm。式中：D為舵承內(nèi)套中性層直徑，為紫銅線性膨脹系數(shù)，T=(T1-T2)為室溫T1與冷卻最低溫度T2的差值。取D=800mm，=17.5×10-6/，則T>25?？傻肨=(T1-T2)>25，取室溫T1=20，則T2<-5。而干冰的熔點(diǎn)為-56.6，故選用干冰作為冷卻劑。將舵承內(nèi)套放進(jìn)鐵桶中，用干冰冷卻，大約2h后，迅速將舵承內(nèi)套裝進(jìn)舵承外套中，待恢復(fù)常溫，達(dá)到了過(guò)盈配合的目的。3.2 中速機(jī)氣閥導(dǎo)管的安裝中速機(jī)氣閥導(dǎo)管與閥座間的配合屬過(guò)盈配

7、合，如圖4所示。此時(shí)須將氣閥導(dǎo)管裝進(jìn)閥座里。氣閥導(dǎo)管外徑為20mm，材料為球墨鑄鐵。氣閥導(dǎo)管與閥座間的過(guò)盈量為0.02mm。故氣閥導(dǎo)管收縮量必須大于0.02mm，根據(jù)需要，使內(nèi)套收縮0.04mm進(jìn)行安裝。收縮量估算公式為S=DT，收縮量應(yīng)該滿足S>0.04mm。式中：D為氣閥導(dǎo)管外徑；為球墨鑄鐵線性膨脹系數(shù)；T=(T1-T2)為室溫T1與冷卻最低溫度T2的差值。取D=20mm，=9.0×10-6/，則T>222.2，可得T=(T1-T2)>222.2，取室溫T1=20，則T2<-202。而液氮的熔點(diǎn)為-209.86，故選用液氮作為冷卻劑比較合適。將氣閥導(dǎo)管放進(jìn)鐵桶中，用液氮冷卻，大約0.5h后，迅速將氣閥導(dǎo)管裝閥座中，待恢復(fù)常溫，達(dá)到了過(guò)盈配合的目的。4 結(jié)束語(yǔ)將熱脹冷縮法應(yīng)用于工程實(shí)踐，可在施工之前用估算