本文对于工业大风扇螺栓连接锁紧力达不到要求的原因及其造成的危害进行了理论分析,并给出了预防的办法措施。
工业大风扇各部件之间的联接,包括风扇连接杆与万向节的联接、电机与底盘的联接、底盘内部联接、扇叶与底盘联接,大多采用螺栓联接。工业大风扇静载条件下,一般能满足自锁条件,所以螺纹联接一般不会自行松脱。但当风扇运转时,联接受到受到振动冲击和随机载荷作用,螺纹斜面间的摩擦阻力就可能瞬时消失或减小。这种现象的重复出现,会使联接逐渐松脱。造成螺母松动的原因,一是防松方法不可靠,防松件失效;二是锁紧力不足,本文仅对锁紧力不足的原因等进行探讨。
工业大风扇螺栓锁紧力达不到要求,主要由以下原因造成:
(1)人工扳动扳手的力量有限。按照螺栓设计理论,螺栓的锁紧力应达到或接近工业大风扇手册规定的保证载荷(即螺栓受载后不发生永久变形的最大载荷)。工业大风扇重要部位联接螺栓的性能等级为10.9级,查《机械设计手册》,1条M30的螺栓,保证载荷为466kN,拧紧时考虑安全系数,一般可取保证载荷的0.75倍,锁紧力约为350 kN。研究资料表明,双人使用24寸大扳手拧螺栓,用压力传感器实测,锁紧力一般只达到100kN左右。因此,凭人力拧紧螺栓很难达到规定要求的锁紧力。
(2)有些工业大风扇厂家的说明书及技术资料,无重要部位螺栓锁紧力的要求和说明,现场人员只能凭经验,对直径较大的螺栓“拧不动”就算拧紧了,若未达到锁紧要求,设备经过频繁振动、冲击,联结螺栓极易产生松动。
(3)缺乏必要的工具。现场没有测力矩扳手和定力矩扳手,很难控制拧紧力矩,其结果就是大直径螺栓达不到锁紧要求,小直径螺栓有时被拉断。
工业大风扇螺栓锁定力不足会造成以下危害:
(1)易使螺栓疲劳损坏。如果锁紧力达不到要求,螺栓的弹性伸长量较小,在振动工况下,螺母容易松动,螺栓的疲劳强度就会降低。再则,锁紧力不足,螺栓疲劳强度也会明显降低,极易发生疲劳损坏。
(2)会使工业大风扇有关部位的齿轮和花键的啮合状况变坏。齿轮、花键在传递扭矩时要求齿面接触良好,制造时有一定的精度要求。如果这些部位螺栓松动,则会破坏了齿轮和花键的接触精度,出现齿部偏载、应力集中,就会导致齿轮、花键过早失效,甚至发生断齿事故造成停机。
(3)如果电机密封部位螺栓松动,密封与壳体接触面出现间隙,因而破坏密封性能,出现漏油,使设备在润滑不良的状态下工作,缩短了设备的使用寿命。
因此为保证达到锁紧要求,提高锁紧力,目前工业大风扇生产安装时采取如下措施:
A.在满足强度要求的前提下,尽量采用直径小、长度大的高强度螺栓,例如双头螺栓的中部直径,可取螺纹的底径。螺栓越长,弹性伸长量越大,越易锁紧,防松效果也就越好。对于一些重要螺栓,应在工作图或说明书上注明扭矩。目前国外的许多风扇,使用的就是细而长的高强度螺栓。
B.重要部位螺栓的拧紧,必须采用测力矩或定力矩(超过一定的力后就打滑)扳手。如果拧紧力矩不够,拧紧时可将原扳手的把子加长,例如套1段合适的无缝钢管等,增加力臂长度,从而可将锁紧力在原基础上进一步提高。