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塔式起重機(jī)螺栓連接的預(yù)緊力及應(yīng)用方法
6 |* h: A V$ F* u* Y0 h7 W+ f2 _7 O1,、受拉螺栓的預(yù)緊力與外力間的關(guān)系 ( P# w6 ]8 g$ I }: Z8 R) I
若將螺母充分?jǐn)Q緊,,則螺母在螺栓的軸線方向前進(jìn)了h,必然會(huì)使螺栓受到預(yù)緊力而使板受到壓力,,假定沿板間將螺栓切斷,,用P代表預(yù)緊力,T代表板間的擠壓力,,由平衡條件得到P=T,,即預(yù)緊力與擠壓力相等,此時(shí)螺栓桿的伸長(zhǎng)Δl1,,板的擠壓變形量為,,若以E1和A1代表螺栓桿的彈性模量和截面積,E2和A2代表板的彈性模量和截面積,。. R" S2 I1 j+ b/ V5 z* w
+ T/ ^4 ^/ z# ~" j# H- A7 S �,。�1)當(dāng)外力N作用時(shí),由于此力并不直接加在螺栓上,,而是加在被連板上,,因而將被連件趨于分開,壓縮變形減小,,減少了板間的擠壓力,,使擠壓力由減小為,此時(shí)由平衡條件有:外力N繼續(xù)增加,,當(dāng)加大到板間原來的壓縮變形完全消失=0,,板間的擠壓力也隨之消失,與之平衡的預(yù)緊力也隨之消失。但并不意味著螺栓不承受拉力,,反之,,當(dāng)板間的壓縮變形完全消失后,螺栓相應(yīng)被拉長(zhǎng)了,,使螺栓拉長(zhǎng)的力的增量,。/ ~, u3 t6 I1 g U: q
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(2)一般情況下,,E1和E2近似相等,,但連接件的面積比螺桿的截面積A1大得多,假設(shè)E1=E2,,A2=10A1,,代入(2)式ΔP=0.1P." P9 o9 Y! l3 z9 o: V; t7 ?; r" d
7 T6 p9 p$ ~6 @. x# } 由以上分析可知,拉力螺栓連接必須施加預(yù)緊力,,被連接件受到擠壓,,當(dāng)承受外力時(shí),連接件間的擠壓力隨外力增大而減小,,預(yù)緊力也減小,。當(dāng)外力加大到使兩連接件剛好分開時(shí)預(yù)緊力減小為零,螺栓所受的拉力將大于原來靜連接時(shí)施加的預(yù)緊力,。
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: T( E6 v3 Z) L; T' e8 p 2,、高強(qiáng)度螺栓連接的特點(diǎn)$ W# ^5 u! @$ M$ e L
! p5 O3 O- P- y$ g9 m 高強(qiáng)度螺栓的桿身采用經(jīng)過熱處理的45號(hào)鋼或合結(jié)鋼,其性能等級(jí)為8.8級(jí),、10.9級(jí)或更高,。螺母和墊圈為相應(yīng)性能等級(jí)的鋼材制成,安裝時(shí)要求將螺栓擰得很緊,,取得很大的預(yù)緊力,,將構(gòu)件接觸面壓緊。摩擦型的高強(qiáng)度螺栓完全依靠接觸面間的摩擦力來傳遞剪力,,并以出現(xiàn)滑移為承載能力的極限狀態(tài),。承壓型的高強(qiáng)度螺栓以連接失效為承載能力的極限狀態(tài),并以出現(xiàn)滑移為正常工作的極限狀態(tài),。所施加的預(yù)緊力一般為螺栓材料凈截面積與屈服極限乘積的0.7倍,,所選用的最大工作拉力應(yīng)小于預(yù)緊力,以使構(gòu)件接觸面間仍有殘余預(yù)緊力,,保證正常工作的可靠性,。
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9 B0 s {& E2 S9 G# U* O! f" y' ~9 X 3、塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)套管連接螺栓: z9 A: N) N( g$ B* Y8 r
7 T' ~4 B; f. C7 Q 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為主要受力構(gòu)件,,工作時(shí)承受軸力,、彎矩及扭矩。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間的聯(lián)接,我廠采用套管連接螺栓,,塔身主肢由單角鋼組成,,主肢端頭和套管端頭的平面上下連接,平面間的摩擦力可承受工作時(shí)由扭矩引起的剪力,,因此,,連接螺栓可視為摩擦型,而且用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接,,所以預(yù)緊力是一個(gè)不容忽視的問題。我們發(fā)現(xiàn),,相當(dāng)多的在用塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接高強(qiáng)度螺栓的預(yù)緊力均沒達(dá)到規(guī)定數(shù)值,,隨著塔機(jī)工作時(shí),塔身主肢的反復(fù)拉,、壓交變,,螺母松弛,主肢端面間的間隙增大,,使起重臂與塔身連接處的水平變位增大,,引起塔身二次應(yīng)力的拉大,使安全性減小,,有的甚至釀成倒塔事故,,因此預(yù)緊力的實(shí)施方法和數(shù)值控制是塔機(jī)安裝的重要環(huán)節(jié)。
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塔機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范和許多生產(chǎn)廠家的說明書均給出了連接螺栓的預(yù)緊力數(shù)值,,用專用扳手來緊固,,但在實(shí)施中存在一些具體問題,例如如何判斷預(yù)緊力施加時(shí)被連接件充分貼緊的起始狀態(tài),,在沒有扭矩扳手的大多數(shù)場(chǎng)合下,,如何用普通扳手達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力,我們?cè)趯?shí)際工作中采用的方法是:" f0 u) r; c5 q
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塔機(jī)塔身接高完成后,,空載載重小車位于最小幅度處,,臂架旋轉(zhuǎn)至塔身對(duì)角線方位,在塔機(jī)上部不平衡力矩自的作用下,,靠近平衡重一側(cè)的主肢A處于受壓狀態(tài),,主肢間的壓力:其中為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接處上部自重引起的軸力。自b在塔機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中已得出,,故N為已知,。由前拉力螺栓受力分析中已知此擠壓力等于螺栓的初預(yù)緊力,A處螺栓的實(shí)施預(yù)緊力,,其中P為單個(gè)螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)緊力,,n為單肢的連接螺栓數(shù)。為得到,螺母應(yīng)擰進(jìn)的行程,,其中L是兩連接套中螺栓的工作長(zhǎng)度,,是螺栓的桿身截面積。螺母所需轉(zhuǎn)動(dòng)角度,。其中t為螺栓的螺紋導(dǎo)程,。故用普通扳手加套桿或用榔頭敲打扳手尾部使螺母轉(zhuǎn)動(dòng)θ即可得到A處設(shè)計(jì)的預(yù)緊力。用同樣的方法將平衡重對(duì)到C,、B及D點(diǎn),,就可使一個(gè)連接面的所有螺栓具有一定的預(yù)緊力。# p! `6 [# G- W: X
0 }- H2 l# u& ?) a. ~8 H6 ^ 4,、塔機(jī)回轉(zhuǎn)支承連接螺栓
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* |+ |, M, z8 X! p/ D: F, b, d& _ 根據(jù)工作受力特點(diǎn),,回轉(zhuǎn)支承高強(qiáng)度螺栓連接應(yīng)屬于摩擦型,回轉(zhuǎn)支承與上,、下支承座的連接工作一般在地面完成,,擰緊螺栓時(shí),可用扭矩法或轉(zhuǎn)角法在圓周方向?qū)ΨQ均勻多次擰緊,,達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力,。! d# G2 n' ]( n$ J1 q9 p$ G N: L" N3 B
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5、結(jié)束語! ?3 x" Y! B$ b l1 N- T2 k
3 N8 }+ |# O4 M, z+ E O 以上根據(jù)虎克定律對(duì)螺栓連接的受力分析,,導(dǎo)出預(yù)緊力在塔機(jī)上的應(yīng)用方法,,在沒有扭矩扳手的情況下,采用轉(zhuǎn)角法可有效的達(dá)到和保證安裝時(shí)規(guī)定的預(yù)緊力數(shù)值,。 |
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