塔式起重機螺栓連接的預緊力及應用方法

真正

1受拉螺栓的預緊力與外力間的關系     圖1為受拉螺栓連接的簡圖,。若將螺母充分擰緊,，則螺母在螺栓的軸線方向前進了h，必然會使螺栓受到預緊力而使板受到壓力,，假定沿板間將螺栓切斷,，用P代表預緊力，T代表板間的擠壓力,，由平衡條件得到P=T,，即預緊力與擠壓力相等，此時螺栓桿的伸長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,，按虎克定律有：,，，由于P=T,。     (1)當外力N作用時,，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,，此時由平衡條件有：，見圖2(a),。外力N繼續(xù)增加,，當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,，,，與之平衡的預緊力也隨之消失。但并不意味著螺栓不承受拉力,，反之,，當板間的壓縮變形完全消失后，螺栓相應被拉長了,，使螺栓拉長的力的增量,，，此時由力的平衡條件有：,，見圖2(b)：     (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E1=E2,，A2=10A1，代入(2)式ΔP=0.1P,。     由以上分析可知,，拉力螺栓連接必須施加預緊力，被連接件受到擠壓,，當承受外力時,，連接件間的擠壓力隨外力增大而減小，預緊力也減小,。當外力加大到使兩連接件剛好分開時預緊力減小為零,，螺栓所受的拉力將大于原來靜連接時施加的預緊力。
! J. o5 H0 @; L1 W# O7 m# R' s    2高強度螺栓連接的特點     高強度螺栓的桿身采用經(jīng)過熱處理的45號鋼或合結鋼,，其性能等級為8.8級,、10.9級或更高。螺母和墊圈為相應性能等級的鋼材制成,，安裝時要求將螺栓擰得很緊,，取得很大的預緊力，將構件接觸面壓緊,。摩擦型的高強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小于預緊力,，以使構件接觸面間仍有殘余預緊力,，保證正常工作的可靠性。
; k: `/ [6 ~6 g    3塔機塔身標準節(jié)套管連接螺栓     塔身標準節(jié)為主要受力構件,，工作時承受軸力,、彎矩及扭矩,。標準節(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，而且用高強度螺栓聯(lián)接,，所以預緊力是一個不容忽視的問題。我們發(fā)現(xiàn),，相當多的在用塔機標準節(jié)連接高強度螺栓的預緊力均沒達到規(guī)定數(shù)值,，隨著塔機工作時，塔身主肢的反復拉,、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,，引起塔身二次應力的拉大，使安全性減小,，有的甚至釀成倒塔事故,，因此預緊力的實施方法和數(shù)值控制是塔機安裝的重要環(huán)節(jié)。 塔機設計規(guī)范和許多生產(chǎn)廠家的說明書均給出了連接螺栓的預緊力數(shù)值,，用專用扳手來緊固,，但在實施中存在一些具體問題，例如如何判斷預緊力施加時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)場合下,，如何用普通扳手達到規(guī)定的預緊力，我們在實際工作中采用的方法是：
4 e7 y" P7 }! ~9 p. a    塔機塔身接高完成后,，空載載重小車位于最小幅度處,，臂架旋轉至塔身對角線方位，見圖3,，在塔機上部不平衡力矩自的作用下,，靠近平衡重一側的主肢A處于受壓狀態(tài)，主肢間的壓力：,，其中為標準節(jié)連接處上部自重引起的軸力,。自、,、b在塔機設計計算中已得出,，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緊力，A處螺栓的實施預緊力,，其中P為單個螺栓的設計預緊力,，n為單肢的連接螺栓數(shù)。為得到,，螺母應擰進的行程,，其中L是兩連接套中螺栓的工作長度，是螺栓的桿身截面積,。螺母所需轉動角度,。其中t為螺栓的螺紋導程。因＜,，故用普通扳手加套桿或用榔頭敲打扳手尾部使螺母轉動θ即可得到A處設計的預緊力,。用同樣的方法將平衡重對到C、B及D點,，就可使一個連接面的所有螺栓具有一定的預緊力,。
    4塔機回轉支承連接螺栓     根據(jù)工作受力特點，回轉支承高強度螺栓連接應屬于摩擦型,，回轉支承與上,、下支承座的連接工作一般在地面完成，擰緊螺栓時,，可用扭矩法或轉角法在圓周方向對稱均勻多次擰緊,，達到規(guī)定的預緊力。
    5結束語     以上根據(jù)虎克定律對螺栓連接的受力分析,，導出預緊力在塔機上的應用方法,，在沒有扭矩扳手的情況下，采用轉角法可有效的達到和保證安裝時規(guī)定的預緊力數(shù)值,。
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