高强度液压螺母.pdf

2 0 0 3年第 9期 液压与气动 4 5 高 强 度 液 压 螺 母 周新建 H i g h P e r f o r m a n c e H y d r a u l i c N u t Z h o u X i n - j i a n 西安科技学院机械系， 陕西 西安7 1 0 0 5 4 摘要 介绍 了高强度液压螺母 的结构原理 、 特点和应 用情况。它的使 用可以有效解决压 力容器密封连 接预紧力大， 以及振动工况条件下工程机械部件之间的松动问题， 提高了设备安全运行的可靠性， 具有很 高 的推 广价值 。 关键词 液压螺母 ； 原理 ； 特点 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 - 4 8 5 8 2 0 0 3 0 9 - 0 0 4 5 - 0 2 1 引言 液压螺母 的锁 紧与普通螺母 不 同， 普通螺母 的锁 紧靠转动扳 手产生 的扭矩来 拧 紧， 大部 分 的力 量 达 9 0 ％以上 浪费在克服摩擦力上 ， 作用在螺栓上 的预 紧 力很小 ， 常常造成机械设备连接松动 ， 引起故障。液压 螺母 是靠液压力直接作用于螺母上而产生高预紧力的 装置 ， 它集液压拉紧与螺母功效于一体 ， 解决 了由于预 紧力低而螺纹连接松动 的问题 ， 特别适 宜于振动工况 条件 下的机械设备和要求高预紧力 的高压容器的大直 径高强度螺栓的紧固， 以及受场地和安装空间的限制 ， 无法采用液压 拉紧装置 的场合 。在煤炭 、 冶金 、 化工 、 建筑等行业具有推广价值 。 2 液压螺母的紧 固原 理 从材料的力学性能可知 ， 在螺栓产生屈服之前 ， 螺 栓的拉伸变形是弹性变形 ， 伸长量 与轴 向预紧力 F 的关 系为 艿 FL／EA 式中 ￡ 螺栓 的有效长度 A 螺栓 的横截面积 E 螺栓 的弹性模量 液压螺母就是利用上述 理论 ， 对 紧 固螺栓进行拉 伸的装置。如图 1所示 ， 液压螺母借 助超高压泵 的动 力 约2 0 O枷P a ， 将螺纹 中的螺杆充分拉 长 ， 接近其材 料的屈服点 ， 利用材料 自身 的弹性 将螺纹 锁 紧。 图 1 中液压螺母 由活塞 、 缸体、 背母 等组成 ， 工作时 ， 按 图 2 与手 动高压泵 ， 超高压软管及快速接头连接 ， 通过高压 油管将高压油注入缸体 ， 缸 体 内活塞在 高压油 的作用 下 ， 缸体和活塞发生相对运动 ， 使螺栓拉长 ， 在背母 和 液压缸之间产生一个 间隙， 拧 紧背母 ， 消除 间隙 ， 卸去 液压油螺栓不能回缩 ， 从而达到预期 的紧 固和防松 的 目的。 1 ． 油管接头2 ． 缸体3 ．活塞4 ． 背母5 ． 螺栓 圈 1 液压螺母的结构图 圈 2 拉伸螺栓液压系统圈 3 液压螺母的特点 螺纹连接在机械产 品 中应用 十分广泛 ， 螺纹连 接 的可靠性取决于轴 向预紧力的大小。控制预紧力大小 最常采用的方法有 ， 扭矩 和扭矩 一转 角控制法。扭矩 收稿 13 期 - 2 0 0 3 ． 0 4 - 1 4 作者简介 周新建 1 9 6 3 一 ， 男， 陕西潼关人， 副教授， 硕士， 主要从事液压与多相流方面的工作。 维普资讯 液压与气动 2 0 0 3年第 9 期 控制法就是根据轴 向预 紧力与拧紧扭矩 的关系 ， 确定 拧紧扭矩 ， 间接控制轴 向预紧力 。装配时采用手动 、 便 携式电动或气动工具 ， 一次将螺母拧 紧到规定 的扭矩 范 围， 此法是 目前 国内应用最广泛的一种控制方法 ， 用 此法轴向预紧力的精 度仅为 2 o ％ ～3 o ％ ， 手动拧 紧时 更低【 1 儿 2 ] ， 它适于在对轴 向预 紧力精 度要求不高 的场 合 ； 扭矩 一转角控制法是根据轴 向预 紧力与拧 紧螺母 转角的关系 ， 确定拧紧螺母的转角 ， 装配时靠控制拧紧 螺母转角的多少 ， 间接控制轴 向预紧力 ， 控制精度高 ， 误差在 1 0 ％以内， 适于 在诸如 汽车发 动机 主轴承盖 、 缸盖与机体 的连接 中采用。但使用这种方法的设备较 复杂 ， 推广有难度 。上述两种 方法都是对 间接轴 向预 紧力进行控制 ， 精度很难保证。 液压螺母的拉伸紧固法与其他方法相比有以下特点 ① 直接控 制预 紧力 ， 精 度高。 由上可见 ， 轴 向预 紧力与螺栓伸长量呈线 性关系 ， 与难 以控制 的摩擦 系 数和被连接件刚度无关 ， 在装配过程 中， 通过测量螺栓 的伸长量 ， 控制螺栓 的轴向预紧力 ， 此法控制的轴 向预 紧力能排除摩擦系数 、 接 触变形和被连接件 变形等可 变因素的影响 ， 预紧力除受“ 松弛量” 影响外 ， 几乎不受 其他因素影响 ， 与其他方法相 比， 可获得很高 的预紧力 精度 ， 可在预紧力要求很高 ， 装配结构和装配空间允许 的场合采用 ； ② 预紧力大 、 防松效果好。用液压螺母产生的螺 栓预紧力远远大于其他方法 产生的预 紧力， 因此采用 此方法 ， 可以减少螺栓 、 螺母 的使用数量 ， 特别适应 于 功率大， 有振动 ， 防松要求 高的工程机械 ， 以及预 紧力 大 、 密封要求高 的高压容器等设备 的连接 ； ③ 体 积小 ， 不受安装 环境和空 间的限制 ， 适应 于 电动工具无法使用 的场合 ， 如有 易燃 易爆 气体 的工作 环境 ； ④ 操作简单 ， E l 常维护量 小。从 图 2可 以看 出， 整个系统 可动部件 少 ， 管路 连接 简单 ， 手动泵 操作 方 便 ， 螺母 紧固好后 ， 在使用过程中不会松 动， 因此 ， 可大 幅度降低工人的操作强度 ， 减少 了 E l 常维护。 4 液压螺母的应用 液压螺母 是 国外 2 0世 纪 8 0年代末 9 o年代初发 展起来 的高新技术 ， 它广泛应用 于发 电、 石 油、 化工 和 矿山机械设备。在我 国主要应用于煤炭行业 ， 其他行 业还未推广使用 ， 目前已开发研制生 产的液压螺母有 M2 4 、 M3 0 、 M3 6 、 M4 2 、 M4 8五种 规格 ， 它们 广泛应 用于 MG 3 7 5 、 MG 4 0 0、 MG 2 0 0 ／ 4 7 5 [ 3 J ， 【 4 l 、MX G S 0 0等系列 的采 煤机上和部分掘进 机上L 5 J ， 实践证 明这种紧 固技术可 以有效地解决采煤及掘进设备的连接松动问题 。如某 厂生产 的 MG 3 7 5 ． A W 采 用这一技术后 ， 在某矿务局 的 工业性试验 中， 经历连续 3个月恶劣工况的考验 ， 螺纹 连接无任何松动现象 。由于液压螺母可 以产生大的预 紧力 M4 8的最大 预紧力达9 0 0 l 【 N ， 可 以预见 此项技 术在发电 、 石油 、 化工等行业 的压力容器密封以及机械 设备的连接方面具有很好 的应用前景 。 5 结束语 液压螺母应用解决振动工况条件下机械部件之间 的松动问题 ， 可以有效提高螺纹连接 的可靠性 ， 大 幅度 降低工人 的操 作强 度。它在我 国煤炭 行业 的成 功应 用 ， 积累一定经验， 为这项技术在发 电、 石油、 化工等行 业 的推广打下 了良好韵 基础。 参考文献 [ 1 ] 宋荣生 ． 螺纹联接轴向预紧力的控制方法及其特点[ J ] ． 天津理工学院学报 ， 2 0 0 0 4 ． [ 2 ] 王启广 ． 螺纹联接预紧力控制[ J ] ． 矿山机械， 2 0 0 1 6 ． [ 3 ] 浦国树 ． 滚筒式采煤机的技术现状和发展趋势[ J ] ． 煤矿 机电。 1 9 9 9 4 ． [ 4 ] 张兴旺 ． 起高压紧固技术用 于煤矿设备[ J ] ． 煤矿机 电， l 9 9 r 7 4 ． [ 5 ] 庞言民， 李 书森， 冉涛 ． A M一5 0型掘进机的改造 与使用 [ 盯． 煤矿机电， l 9 9 8 6 ． O ● oO● O o◆ OO ●o o● 00 ● oo● OO ● oo ●0 0● 00 ● 0O● O0 ● oo● oo ● O0● O O● Oo● o o● Oo ● OO● 0o ● Oo● OⅢ O● Oo ● ⅢOO ● OO ⅢO ⋯⋯⋯⋯⋯ⅢⅢⅢ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯u ．信息． 液压泵系列行业标准修订工作启动 由全国液压气动标准化技术委员会与中国液压气动密封件工业协会合作组织的“ 液压泵系列行业标准” 修订工作已启动。本 次修订工作采用集资方式进行， 由本行业中的相关企业 自愿报名参加。 在全国液标委秘书处的组织下， 于 2 O 0 3年 8 月 5 E t 至 7 E t ， 在哈尔滨召开了修订工作第一次会议。有七个单位派员参加会议。 这次会议协商确定了集资协议 、 修订分工、 实施计划和标准统一框架。为“ 液压泵系列标准” 修订工作的全面展开打好 了基础。 企业通过参加行业标准的制修订工作可以增强企业间的技术交流与沟通 ； 能更有效地扩大企业的知名度 ； 同时也是对企业技 术人员的一次标准化管理工作的培训。目前另有四个企业报名参加本次修订工作。在此 ， 邀请本行业 中更多关注并对此项修订工 作感兴趣的单位参加修订工作。相关事宜请与全国液标委秘书处联系。电话 0 1 06 2 0 5 0 8 4 3 ； 传真 0 1 06 2 0 5 0 8 4 5 ； E I P J l i l t I 吐 c 牺 p u b l l e ． b t a ． n e t ． o n ； 联系人 刘新德。 全国液标委秘书处提供 维普资讯