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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
" H# l; b9 `7 V4 N8 `+ Z1,、受拉螺栓的預(yù)緊力與外力間的關(guān)系
' k- |; d+ s2 s7 s# R4 g 若將螺母充分?jǐn)Q緊，則螺母在螺栓的軸線(xiàn)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,。$ @# N9 [3 ` J1 K
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（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(kāi),，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(lái)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,。
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, E* J; |1 ?/ Q4 ^ �,。�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.
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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(kāi)時(shí)預(yù)緊力減小為零,，螺栓所受的拉力將大于原來(lái)靜連接時(shí)施加的預(yù)緊力,。0 X& L9 E9 q, @! E D
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2、高強(qiáng)度螺栓連接的特點(diǎn)
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$ z, P7 q+ K7 `2 W0 d 高強(qiáng)度螺栓的桿身采用經(jīng)過(guò)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(lái)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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1 U! ~! U" L$ n& I 3,、塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)套管連接螺栓
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. R3 `( h' l) y* o" N9 \ 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(wèn)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(méi)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(shuō)明書(shū)均給出了連接螺栓的預(yù)緊力數(shù)值,，用專(zhuān)用扳手來(lái)緊固，但在實(shí)施中存在一些具體問(wèn)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(méi)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：
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塔機(jī)塔身接高完成后,，空載載重小車(chē)位于最小幅度處，臂架旋轉(zhuǎn)至塔身對(duì)角線(xiàn)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,。2 _# X ?2 H Q9 x
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4,、塔機(jī)回轉(zhuǎn)支承連接螺栓
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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(chēng)均勻多次擰緊,，達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力。$ W. g7 z& U! m# Z4 e, i
. i, d3 T% _7 }' | | 5,、結(jié)束語(yǔ)# @6 G; R, [8 r4 ?( R
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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(méi)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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樓主: 斷箭斷箭
發(fā)表于 2009-3-28 23:07:35
