浅谈液压螺母在煤矿机械中的应用.pdf

总第 1 3 4期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 2 7 9 8 ． 2 0 1 0 ． 1 1 ． 0 1 6 浅谈 液压 螺母 在煤 矿机械 中的应 用 杨 爱琴 晋城煤业集 团 长平煤 业公 司，山西 晋城0 4 8 0 0 6 摘要 介绍了液压螺母的结构 、 工作原理 ， 认为其预紧力大、 紧固方便 、 防松效果显著， 解决了煤矿机械在 承受较大 的交变载荷 时 ， 螺栓连 接容 易松动 的难题 。 关键词 煤矿机械； 预紧力； 液压螺母 中图分类号 T D 4 0 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 0 1 1 0 0 3 7 0 2 液压螺母是 国外 9 O年代发展起来 的一种新型 强力紧固元件 ， 经过几年 的发展 已经广泛应用于煤 矿、 发电、 石油、 冶金 、 航空及化工等众多重型机械领 域。液压螺母 的合理使用可有效提高螺纹 的连接可 靠性 ， 真正发挥强力紧固和强力防松效果 ， 大幅度降 低了传统紧 固件 的操 作强度 。煤矿机 械 中的采 煤 机、 掘进机等大型设备既要满足向井下运输的需要 ， 又要满足各部件之间的连接可靠性 ， 还要满足经常 维修而进行的拆装需要 ， 采用液压螺母就可 以很轻 松的实现大型设备各箱体之问的可靠连接并确保设 备在正常工作中不松动的使用安全性 。 1 液压螺母内部结构、 工作原理及规格型号 普通螺纹锁紧是靠 转动扳手产生扭矩来锁 紧， 主要作用力消耗在克服 螺纹间摩擦 阻力上 ， 尤其对 于大直径螺纹连 接 ， 受人 力、 工 具和作业 空 间等影 响 ， 其预紧力根本 达不到设计 和安装要求 。因此 在 震动场合使用普通螺母连接很容易松动。 液压螺母完全改变 了传统 的螺纹 紧固方式 ， 改 传统的扭矩锁紧为轴向拉伸锁紧。即使用液压螺母 借助于超高压油泵 的动力 ， 将紧固螺栓轴向拉长 ， 接 近材料的屈服点 ， 利用材料 自身的弹性将螺纹锁紧。 1 ． 1 液压螺母 内部结构 如图 1所示为液压螺母 的内部结 构 ， 它是 由螺 母体 、 活塞 、 紧圈 、 组合密封 四部分组成。活塞上装 有最大可承受 2 2 0 MP a工作压力 的超高压密封。 1 ． 2液压 螺母 的 工作 原理 如图 1所示 ， 将液压螺母组装在连接螺栓 1上 拧紧 ， 、 处 不 留间隙 ， 取下 油堵 在 C口连接高压 胶管 ， 借助超高压油泵的动力 ， 向螺母体 2与活塞 4 之间的腔体 A 内注入高压油 ， 推 动螺母 体 2向拉 紧螺栓的方 向移动 ， 使螺栓产生弹性变形而被拔长 ， 此时 A处形成一封 闭腔 ， 带动 B处产生一 间隙， 此 时将紧圈 5向螺母体 2侧拧紧 ， 贴紧螺母体 2 ， B处 间隙消失 ， 然后撤去压力油 ， 在紧圈 5的作用下连接 螺栓 1 不能回缩 ， 从而达到了高预紧力锁紧 的防松 效果。 1 一连接螺栓 ； 2 一 螺母体 ； 3 一密封 ； 4 一活塞 ；5 一紧圈 图 1 液压螺母 的内部结构 1 ． 3 F R D系列液压螺母的型号及相关性能参数 F R D系列液压螺母 的型号及相关 性能参数如 表 1 。 表 1 F R D系列液压螺母的型号及相关性 能参数 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 6 - 2 0 作者简 介 杨爱琴 1 9 7 4一 ， 女 ， 山西晋城人 ， 工程师 ， 从事机 电技术工作 。 3 7 杨爱琴 浅谈液压螺母在煤矿机械中的应用 第1 9卷第1 1期 2 液压螺母在煤矿机械 中的应用 滚筒采煤机是煤矿井下机械化采煤工作面的主 要设备之一 。因受井下空问和运输条件等因素的限 制 ， 采煤机下井前必须解体分成若干大部件， 通过相 关运输设备运往井下采煤工作面 ， 到达工作面后再 用螺栓和螺母把几个大部件连接组装成整机。井下 组装条件极差 ， 用手动扳手拧紧螺母 ， 螺栓预紧力往 往达不到要求 ， 加之煤矿地质结构 比较复杂 ， 采煤机 割煤时经常遇到断层、 矸石等 ， 反 复承受冲击载荷 ， 振动频率很大 ， 工作环境十分恶劣。最终导致采煤 机各大部件之间的连接螺母松动 ， 造成采煤机传动 装置和其它部件损坏 ， 严重影响生产 。 近年来 ， 随着科技进步和技术创新 ， 高产高效现 代化矿井飞速发展 ， 要求采煤机 的生产 能力达到 日 产万吨以上。采煤机的更新速度 日渐加快。由原来 的单电机驱动 向多 电机驱动的交流 电牵引方 向发 展。采煤机的单 电机和总装 机功率越来越大 ， 单 电 机功率由 1 2 5 k W 增大到 2 5 0 k W、 4 0 0 k W、 4 5 0 k W， 甚至达到 7 5 0 k W。总装机功率 由 5 5 0 k W， 增大到 6 0 0 k W、 9 0 0 k W、 1 0 2 0 k W， 最后达 1 8 1 5 k W。采煤 机两摇 臂 回转 中心距近 1 0 IT I ， 总重量达 1 0 0余 t 。 这就要求采煤机各大部件之间的螺栓连接必须具备 极高的可靠性。采用大直径的螺栓 已无法借助人力 来拧紧， 为了满足生产发展的需求 ， 高强度液压螺母 锁紧项 目的应用 ， 已势在必行 。目前晋煤集团公司 各矿所使 用 的 MG 2 5 0 ／ 6 0 0一WD采煤 机、 MC , 4 0 0 ／ 9 2 0一 WD采煤机、 MG 4 2 5 0 ／ 1 0 2 0一 WD采煤机 、 S L一 5 0 0采煤机⋯⋯ 都已应用液压螺母连接紧固。 除采煤机外 ， 煤矿使用 的掘进机 ， 如 A M一 5 0掘 进机等设备也陆续改造使用液压螺母连接紧固。 这种液压螺母预紧力大而准确， 只要控制压力 油的压力就能控制预紧力 ， 不会超载和预紧力不足 ， 而且可以给螺栓组连接 的所有螺栓 同时加预紧力 ， 均匀压紧连接件 ， 不会出现倾斜、 翘 曲而影响预紧力 的真实值 ， 大大提高 了紧固件在振动工况条件下的 可靠性。 一 般利用扳手锁紧普通螺母 ， 由于大部分的力 用于摩擦力 高达 9 0 ％ ， 锁紧大 直径螺母非常费 力 ， 而且还达不到预紧力要求。使用液压螺母 ， 一人 操作 ， 非常方便省力。由于煤矿井下工作面空间限 制 ， 很多部位不能用长套管扳手拧紧 ， 采用液压螺母 可解决狭窄场所紧固件 的锁紧， 防松效果好且工作 可靠。但有一点应注意 ， 在撤去压力油后 ， 螺栓首次 承受载荷时 ， 为避免拧紧的螺栓连接有松弛量 ， 而丧 失较多的预紧力 ， 在锁环贴紧螺母体拧紧后 ， 应再使 锁环转过一定的角度 1 8 0～ 2 7 0 。 ， 以减小松弛量。 3 结语 液压螺母在采煤机 、 掘进机上的应用 ， 都得到了 实践验证 ， 效果很好。液压螺母也适应于其它承受 较大交变载荷和振动的机械螺栓连接。建议在转载 机 、 破碎机等其它煤矿机械大型设备 中进一步推广 应有 。 [ 责任编辑 路方] 上接第 3 5页 且电路板都采用贴片工艺 ， 接插件 少 ， 杜绝 了硬件故障， 设备一直运行良好。 2 控制精度高 ， 工作稳定性好 ， 所有的开环和 闭环驱动控制由功能极强的高速 1 6位微处理器实 现 ， 且软件 自备一套 电流环和速度环的 自整定算法 ， 根据电流给定值 ， 电机反 电势 ， 电流断续点检测情况 对电流调节 回路进行预控制 ， 从而改善系统动、 静态 性能。由于控制功能都是通过软件完成 ， 避免 了零 漂和温漂对调节参数的影响 ， 因此稳定性好 。 3 装置具有多种保护且 白诊断能力强 ， 可缩 短维修时间 ， 提高劳动生产 率。对 故障原 因即时显 示 ， 缩短了查找事故原因的时间， 降低 了使用维护成 本 ， 提高了劳动生产率和经济效益 。 总之， P L C控制全数字系统替代模拟量系统已 38 经达到了成熟 阶段 ， P L C控制系统将被煤矿及各生 产企 业广 泛应用 和 推广 。 参考文献 [ 1 ] 秦荷珍 ， 刘杰 ． 矿井提 升机 P L C电控 系统 技术 改造 浅析[ J ] ． 科学之友， 2 0 0 8 1 5 2 62 8 ． [ 2 ] 马德 国， 印德惠． 主井提升机运行电控系统技术改造 问 题[ C ] ／ ／ 第六届全国采矿学术会议论文集． 1 9 9 9 ． [ 3 ] 邵扣忠． 矿井 直流提 升机全数 字 自动化控 制系统改 造 [ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 0 3 ， 2 2 9 2 5 ． [ 4 ] 董宜斌． P L C技术在 提升机交 流电控 系统改造 中的应 用 [ J ] ． 煤矿机 械 ， 2 0 0 9 ， 3 0 1 1 5 1 1 5 3 ． [ 责任编辑 路方]