螺栓拧紧力矩的确定及检验方法

第28卷第5期煤　矿　机　械　　　　　　　　　　　　　　　　2007年　5月CoalMineMachinery

　　　　　　　　　　　　　　May.

Vol128No15

2007

螺栓拧紧力矩的确定及检验方法

刘　利,冯玉伟

(辽源煤矿机械制造有限责任公司,吉林辽源136201)

摘要:针对螺栓联接的可靠性和安全性,设计时分析螺栓联接受力情况,确定拧紧力矩,选

择符合要求的螺栓和螺母。装配时采取措施严格控制拧紧力矩指标,检验其拧紧力矩,并且介绍几种拧紧力矩检验方法。

关键词:拧紧力;拧紧力矩;力矩系数;中图分类号:TH13113　文献标志码:A　()2DeterminationofBoltandMethodsfor

ofScrewingofBolt

LIULi,FENGYu-wei

LiaoyuanCoalMiningMachineryManufacturingCo.,Ltd.,Liaoyuan136201,China)

Abstract:Toensurereliabilityandsafetyofboltconnection,boltconnectionforceisanalyzed,theforcemo2mentofscrewingisdeterminated,boltantnuttoaccordwithdemandsareselectedindesign.Theforcemo2mentofscrewingiscontrolledstrictlybymeasuresandischecked.Severalmethodsofcheckingforcemomentofscrewuparedescribed.

Keywords:screwedforce;forcemomentofscrewing;momentfactor;checkingmethodofforcemoment

0　前言

目前国产采煤机,螺栓的联接在设计和安装时,几乎无拧紧力矩要求,常由于预紧力不足,使螺栓产生松动。用螺栓联接零部件是靠施加预紧力达到紧固联接的目的,较高的预紧力对联接件和被联接件的寿命都是有益的。但过高的预紧力,如果控制不当会导致联接失效。要使联接可靠而又不使螺栓断裂或螺纹脱扣,则要求设计、工艺及装配中必须十分重视,不能凭经验选择螺栓。1　螺栓联接的受力情况

在采煤机工作过程中,机械振动特别大,采煤机紧固件经常发生松动现象,导致传动装置元部件失效,影响机器正常运转,降低了采煤机运行的可靠性。所以对重要部位螺栓联接要进行受力分析,提高螺栓轴向预紧力,增加紧固件在振动工况条件下的可靠性和安全性。

多数情况下螺栓都是成组使用的,设计时,是根据被联接件的结构和联接的载荷来确定联接的传力方式、螺栓的数目和布置。其受力情况有以下几种:(1)纯轴向力,即只在螺栓的轴向受力;(2)横向力,即螺栓的径向受力;(3)旋转力矩,如轮法兰联接;(4)翻转力矩。

(1)、(4)种受力是采取受拉螺栓联接,(2)、(3)种受力情况既可采取受拉螺栓联接,也可采取受剪螺栓联接。在生产中,采取受拉螺栓联接为多,按国家标准选用的螺栓也为受拉螺栓(GBΠT3098.1-2000紧固件机械性能)。故讨论受拉螺栓联接。2　螺栓轴向力与力矩的关系

拧紧螺栓联接时,拧紧力矩T需要克服螺纹副

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的螺纹阻力矩T1和螺母与被联接件支承面间的端面摩擦力矩T2。螺栓拧紧时,施加一个预紧力,其螺栓螺纹部分受轴向力F和螺纹力矩T的作用。

(1)T=T1+T2=F[tan(λ+ρ2+rnμ]v)d2Π式中

(πd2)]=λ—螺纹升角,λ=arctan[LΠ——

(πd2)];arctan[nS

Π

ρ螺纹当量摩擦角,ρ——v—v=arctanμv=

);arctan(fΠcosβ

d2———螺纹中径;

rn———螺母和垫圈间接触面的平均半径;

μ———螺母和垫圈间的摩擦系数;

L———导程;n———线数;S———螺距;

μ——当量摩擦系数;v—f———实际摩擦系数;β———牙形斜角。

当使用具有一定形式的螺栓、螺母、垫圈时,由β、λ、μ为定数,则于d2、f、rn、

(2)　　　　　　T=Kd2F

式中　K———拧紧力矩系数。

从式(2)中可以看出T与F成正比,并且力矩系数的取值是直接影响螺栓联接安装质量的重要因素。设计时,为使联接可靠和安全,对重要部位螺栓的紧固力矩应作出具体详细的规定。其力矩适当,既不能过大,也不能过小。过大将使螺栓产生永久性变形以至断裂或螺纹变形脱扣,过小螺栓容易松—

动脱落,发生安全事故;对重要联接应作受力分析,根据受力情况确定F值,再根据F值的大小选择联接螺栓和螺母(在有关紧固件标准中给出了螺栓和螺母的最小拉力载荷或保证载荷),在选定联接件后,根据T=Kd2F可以确定合适的拧紧力矩。

装配时只要拧紧到设计时确定的拧紧力矩,使螺栓取得准确的轴向预紧力,则螺栓在工作时既能承受施加在螺栓上的力,又不致于出现螺栓变形、断裂和松动等缺陷。因此提高了紧固件在工作条件下的可靠性和安全性。3　拧紧力矩的检验

根据上述方法,可以确定拧紧力矩,扳手来拧紧,。

(1)　该方法为顺紧固件的紧固方向均匀拧紧,直到断裂,测其断裂时的力矩值。这种要求拧到紧固件断裂与实际要求检验已装配后的螺栓联接的紧固程度是否达到了规定值的内容是不一致的。

(2)使用过程中检验方法　先在联接件紧固后的装配位置上打上标记,然后旋松约1Π4圈,接着再拧紧到打标记位置,检查其拧紧力矩值。此法由于放松后再拧紧,其螺纹状态、接头板材的密贴程度、施工误差、螺母复位的准确度等对力矩值有很大影响。即使第2次拧紧到原来位置,其值也达不到最初数值,比最初值要小。用此方法检查,由于是在使用过程中检验,第2次的数值达不到最初的数值,一般比最初数值平均低10%左右。

(3)放松拧紧的检验方法　拧紧螺栓的力矩和螺栓轴向力有一定关系,拧松螺母时,力矩和螺栓轴向力也有一定关系,拧松的力

)ΠT′=f{d2tan(ρ2+rnμ}v-λ

一般情况下,拧松力矩为拧紧力矩的70%～

75%。此法由于读出螺母刚开转动时的力矩比较困难,所以试验结果比较分散,误差比较大。

(4)用力矩扳手顺螺母拧紧方向的检验方法,当读数达到规定,,;当未达到规定值。这种检验方法结果比较可靠,操作方便,也是目前应用最广泛的一种方法。4　结语

综上所述,在设计时对重要部位的螺栓联接应进行受力分析,选定符合要求的螺栓和螺母,再根据螺栓的最小拉力载荷、保证载荷及螺母的保证载荷确定合适的拧紧力矩。在检验时最好用顺螺母拧紧方向的检验方法,通过力矩扳手达到设计规定的螺栓拧紧力矩,这样不但预紧力大,而且准确,是增加螺纹联接可靠性和安全性的有效方法。

参考文献:

[1]周润分.紧固件连接设计手册[K].北京:国防工业出版社,1990.[2]徐孝恩.螺纹标准与检验手册[K].北京:中国计量出版社,1991.

作者简介:刘利(1959-),吉林辽源人,工程师,1987年毕业于阜新矿业学院机械制造工艺及设备专业,现在主要从事采煤机安装工艺的研究及采煤机试验的设计.

收稿日期:2006212228

提升机专用高压变频调速器

提升机高压变频器与普通高压变频器相比,构成基本相同的,仍然采用单元串联、移相载波调制多重化等技术。但提升机的工况与风机、泵类有很大区别,因而变频器的控制难度比风机、泵类变频器大许多。概括地说,要求有以下几点:(1)高可靠性;(2)频繁开停机;(3)四象限运行;(4)严格的力矩特性。JD-BP系列矿用提升机高压变频调速器具有技术指标先进、可靠性高等优点,在级联高压逆变器能量回馈控制方面填补了国内空白,达到国内领先水平。1　产品特点

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针对矿井提升机对力矩的要求,控制器采用磁通闭环和滑差补偿的方案,使启动力矩、加速力矩、低频力矩、制动力矩均满足工况要求。此外,控制器还有一套独立于高压电源的供电系统,有利于整机调试和操作人员的培训。在主回路断电后,控制器维持正常工作,提高了系统的可靠性。

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经过近015a的运行耗电量统计,实测节电率约为45%。节电效果较为明显。3　应用前景

目前,绞车电控智能化改造技术较为普遍,可提高绞车控制系统的控制精度、灵活性、可靠性及完善的保护功能。与外部硬件相结合,使系统的控制达到最佳状态,电气控制系统的安全性能得到很大提高。使用高压变频调速技术,对采用工频运行电阻有级调速控制模式的煤矿或其他行业提升机拖动系统进行变频改造,从控制的性能上看,是普通电阻调速方式无法比拟的,在能源利用方面也可显示出很大的优势,因此,此产品具有广泛的推广应用前景。李明伦　供稿

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