热胀冷缩法在修船工程中的应用

1、热胀冷缩法在修船工程中的应用在修船工程中大都涉及到拆装，而为了保证拆装的顺利进行，我们往往采用加热或者冷却的方式，即将热胀冷缩法应用于工程实践。本文就几种应用实例的技术要点进行分析，以供同行参考。1 热胀冷缩法原理物体遇热要膨胀，遇冷要收缩，通过加热或冷却装配组合体中其中一件的方法可使装配件与被装配件间产生间隙，从而达到比较容易地安装或拆卸部件的目地。2 加热法的应用由于装配组合件各部件间生锈或者是过盈配合，造成用常规工具难以拆卸。此时在不损坏设备部件的前提下，使用加热法。对生锈组件通常先加热装配部件中的其中一个，使其在膨胀力的作用下松动，然后再用常规工具将其拆开。过盈配合的组件在安装时也往往

2、使用加热法，将外层部件加热膨胀至可以装下，等冷却后即为过盈。加热时注意不可超过临界温度，因为随着温度的升高，材料的机械性能将发生变化，强度极限，屈服极限和弹性模量降低，塑性一般增高，超过临界温度会对金属原有结构造成破坏。另外加热的时间和程度应根据具体情况确定。2.1 绞缆机副卷筒的拆卸由于绞缆机副卷筒与轴之间采用过盈配合，中间有键，且已生锈。因副卷筒一般为铸铁，若直接用图1所示的方法拉副卷筒，需压力较大且宜损坏副卷筒，故用加热法。用喷灯对轴加热大约45h，冷却后再对副卷筒加热大约34h；冷却后做专用工具卡在副卷筒上，如图1所示，压手动泵至松动，待压力降至40MPa时，换用电动泵，即可顺利取下副

3、卷筒。2.2 主机凸轮轴上凸轮的拆装 拆凸轮凸轮轴上凸轮1因形成剥蚀而需更换，如图2所示。因凸轮1与凸轮2的间距L1较小，可以采用在L1间加千斤顶的方式将凸轮2拆下。但因凸轮1与凸轮3的间距L2较大，不易用千斤顶，故用加热法。将凸轮2拆下，把凸轮轴倒立，用3个喷灯沿凸轮1周向均匀分布，猛烈加热，大约15min后凸轮1在重力作用下自行脱落。之所以猛烈加热是因为：加热凸轮1，热量会通过凸轮1传向轴，猛烈加热凸轮1会使其急剧升温，而轴升温较慢，这样凸轮1的热膨胀幅度会大于轴的热膨胀幅度，使凸轮1和轴间产生间隙，从而自动脱落；同时保证了轴随凸轮1升温不会超过临界温度。 装凸轮因凸轮与轴是过盈配合，需将

4、新凸轮1加热膨胀，等出现间隙后再安装。新凸轮1的相应参数如表1。表1新凸轮1的参数表中性层直径D主要材料临界温度新凸轮300mm碳钢220新凸轮1与轴的过盈量为：0.2mm。故新凸轮1内径热膨胀量必须大于0.2mm，根据需要，使新凸轮1膨胀0.3mm进行安装。热膨胀量估算公式为S=DT，热膨胀量应该满足S>0.3mm。式中：D为新凸轮1中性层直径；为碳钢线性膨胀系数；T=(T1-T2)为最高温度T1与室温T2的差值。取D=300mm，=12.0×10-6/，则T>83.3。可得T=(T1-T2)>83.3，取室温T2=20，则T1>103.3，故加热到210即

5、可。再结合说明书，确定将新凸轮1加热到210即可。将新凸轮1放进保温箱中保温4h左右，之后吊出趁热安装定位，用气管吹，使其均匀冷却。3 冷却法的应用有些装配的部件组合体不易于加热外部的部件，而易于冷却内部的部件，使之收缩至出现间隙，便于安装。冷却时，也不可超过临界温度，因为在温度非常低的时候，材料的机械性能也发生变化，强度增高，塑性降低，也会对金属原有结构造成破坏。另外冷却的时间和程度应根据具体情况确定。3.1 舵承内外套的安装根据要求，舵承内外套间采用过盈配合，此时须将新的内套装进外套里，如图3所示。舵承内套中性层直径D为800mm，材料为紫铜。舵承内外套间的过盈量为0.2mm；故舵承内套收

6、缩量必须大于0.2mm，根据需要，使内套收缩0.35mm进行安装。收缩量估算公式为S=DT，收缩量应该满足S>0.35mm。式中：D为舵承内套中性层直径，为紫铜线性膨胀系数，T=(T1-T2)为室温T1与冷却最低温度T2的差值。取D=800mm，=17.5×10-6/，则T>25。可得T=(T1-T2)>25，取室温T1=20，则T2<-5。而干冰的熔点为-56.6，故选用干冰作为冷却剂。将舵承内套放进铁桶中，用干冰冷却，大约2h后，迅速将舵承内套装进舵承外套中，待恢复常温，达到了过盈配合的目的。3.2 中速机气阀导管的安装中速机气阀导管与阀座间的配合属过盈配

7、合，如图4所示。此时须将气阀导管装进阀座里。气阀导管外径为20mm，材料为球墨铸铁。气阀导管与阀座间的过盈量为0.02mm。故气阀导管收缩量必须大于0.02mm，根据需要，使内套收缩0.04mm进行安装。收缩量估算公式为S=DT，收缩量应该满足S>0.04mm。式中：D为气阀导管外径；为球墨铸铁线性膨胀系数；T=(T1-T2)为室温T1与冷却最低温度T2的差值。取D=20mm，=9.0×10-6/，则T>222.2，可得T=(T1-T2)>222.2，取室温T1=20，则T2<-202。而液氮的熔点为-209.86，故选用液氮作为冷却剂比较合适。将气阀导管放进铁桶中，用液氮冷却，大约0.5h后，迅速将气阀导管装阀座中，待恢复常温，达到了过盈配合的目的。4 结束语将热胀冷缩法应用于工程实践，可在施工之前用估算