超級(jí)螺栓在WK－12C挖掘機(jī)上的應(yīng)用

楊 哲，蘇運(yùn)動(dòng)

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

隨著露天開(kāi)采礦業(yè)的不斷發(fā)展，我公司生產(chǎn)的大型礦用挖掘機(jī)已成為國(guó)內(nèi)各大露天礦山最主要的采掘設(shè)備。WK－12C挖掘機(jī)是WK－10系列挖掘機(jī)的最新機(jī)型，至今已有40余臺(tái)設(shè)備在各大礦山承擔(dān)挖掘任務(wù)，是礦石開(kāi)采的中堅(jiān)力量。

大型礦用挖掘機(jī)上的大直徑螺栓的預(yù)緊是現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中的一個(gè)難題。螺栓緊固的目的是產(chǎn)生大于載荷的、精確的、可持久的預(yù)緊力。只要預(yù)緊力大于載荷，螺栓連接就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，但預(yù)緊力過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致連接件即螺栓本體損壞。要實(shí)現(xiàn)精確的預(yù)緊力，特別是對(duì)于大直徑螺栓緊固具有一定難度。一般來(lái)說(shuō)，要想緊固好直徑大于1英寸的螺栓需要使用力矩放大器。傳統(tǒng)的緊固方法包括錘擊、加熱、液壓扳手、液壓拉伸器等。這些方法不但精度差、耗費(fèi)時(shí)間、設(shè)備昂貴、存在安全隱患，而且經(jīng)常出現(xiàn)螺紋咬死（金屬粘連）現(xiàn)象［1］。超級(jí)螺栓的出現(xiàn)給大直徑螺栓的預(yù)緊提供了很好的解決方案。

1 超級(jí)螺栓簡(jiǎn)介

超級(jí)螺栓全名為超級(jí)螺栓多頂推張緊器，其被設(shè)計(jì)來(lái)直接取代傳統(tǒng)的螺母和螺栓。這些裝置可以旋合于一個(gè)新的或者現(xiàn)有的螺栓、螺柱、螺桿或者軸上。主螺紋用于安置張緊器在螺栓或者螺柱上，并靠在硬化墊圈及承載面上。一旦安置到位，螺栓或者螺柱的實(shí)際的張緊通過(guò)簡(jiǎn)單的手動(dòng)工具來(lái)擰緊環(huán)繞主螺紋一圈的頂推螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。頂推螺釘均勻地傳遞預(yù)緊力到主螺紋上，從而也傳遞到連接件上。主螺紋被純張力鎖緊。

超級(jí)螺栓有兩種形式：一種是螺母上帶一圈預(yù)緊螺栓（又叫超級(jí)螺母），如圖1；另一種是螺栓自身帶一圈預(yù)緊螺栓的形式，如圖2，兩者一般都有硬墊圈。這種螺栓要求達(dá)到600kN 的最終預(yù)緊力［2］。

圖1 螺母上帶一圈預(yù)緊螺栓

圖2 螺栓自身帶一圈預(yù)緊螺栓

超級(jí)螺栓的優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

1）只需要簡(jiǎn)單工具：使用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳手可產(chǎn)生比任何傳統(tǒng)緊固方法高的螺栓張緊力。

2）緊固牢靠：只要扭矩正確，即使在振動(dòng)、脈沖或往復(fù)式設(shè)備上，多級(jí)頂推預(yù)緊螺栓絕不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，大大降低了由于螺栓松動(dòng)造成的停機(jī)時(shí)間。

3）純張力緊固：由于采用純張力緊固，避免了亂扣及螺紋鎖死，不用再為摘取鎖死螺栓而煩惱。

4）避免螺栓斷裂：當(dāng)頂推螺栓緊固后，螺母本體產(chǎn)生微量變形，將集中在前幾道螺紋上的應(yīng)力釋放。精確的負(fù)載控制及釋放應(yīng)力的特性，避免了螺桿的斷裂。

5）經(jīng)濟(jì)適用：頂推螺栓只是簡(jiǎn)單的機(jī)械部件，相對(duì)其他緊固方法要經(jīng)濟(jì)得多，并可重復(fù)使用。

2 提升機(jī)構(gòu)軸承座固定

提升機(jī)構(gòu)中軸承座原來(lái)的固定方式見(jiàn)圖3。軸承上蓋9的緊固步驟如下：首先必須用撬棍將圓花螺母5 用人力扳緊，再裝入楔子1、楔子2和楔子螺栓3，最后使用專用的死板手扳動(dòng)楔子螺栓來(lái)將大雙頭螺栓6預(yù)緊，從而最終將軸承上蓋9壓緊在提升機(jī)構(gòu)底座上。

其中的楔子、球面墊等零件繁多，生產(chǎn)制造成本比較高，且大雙頭螺栓的預(yù)緊過(guò)程比較復(fù)雜。為了將大雙頭螺栓預(yù)緊，楔子螺栓3的預(yù)緊力矩為1 416N·m，力矩比較大，需要使用專用死扳手來(lái)擰緊。

3 超級(jí)螺栓在提升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

將超級(jí)螺栓應(yīng)用在提升機(jī)構(gòu)軸承座上，只需要將序號(hào)5的圓花螺母替換成超級(jí)螺母，并將大雙頭螺栓6的長(zhǎng)度做適當(dāng)更改即可，見(jiàn)圖4。超級(jí)螺栓5的每個(gè)頂推螺栓的預(yù)緊力矩只需315N·m，即可滿足大雙頭螺栓的預(yù)緊力矩要求。

圖3 提升機(jī)構(gòu)軸承座固定

圖4 超級(jí)螺栓在提升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

采用超級(jí)螺母以后，省去了楔子1、楔子2、楔子螺栓3、小梁4、球面墊7、錐面墊圈8這些零件，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，并且節(jié)省了大量的生產(chǎn)制造成本，同時(shí)也給用戶后期的使用維護(hù)帶來(lái)了極大的便利。

4 超級(jí)螺栓的安裝與拆卸（見(jiàn)圖5）

圖5 超級(jí)螺栓的安裝與拆卸示意圖

4.1 超級(jí)螺母的安裝

1）緊固前。確定每個(gè)頂推螺栓的規(guī)定扭矩；如果使用氣動(dòng)扳手，則氣動(dòng)工具的輸出扭距為頂推螺栓的規(guī)定扭矩的100%～110%；將所有安裝超級(jí)螺母的螺栓桿及螺紋孔清理干凈，保證沒(méi)有污物和碎屑。

2）準(zhǔn)備工作。確認(rèn)頂推螺栓使用了JL－G 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑；確認(rèn)頂推螺栓未突出螺母底部；潤(rùn)滑主螺紋；將墊片安裝在螺栓上；用JL－G 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑墊片表面或頂推螺栓頂端。

3）緊固次序。用手將超級(jí)螺母擰在主螺栓上直至底部接觸到墊片，然后向后擰一點(diǎn)，預(yù)留1.4～1.5 mm 間隙，以備拆卸時(shí)加油潤(rùn)滑；用50%的規(guī)定扭矩交叉擰緊1點(diǎn)、2點(diǎn)、3點(diǎn)和4點(diǎn)上的頂推螺栓；用100%的規(guī)定扭矩?cái)Q緊這四條頂推螺栓；按圓周方向使用100%的規(guī)定扭矩?cái)Q緊所有頂推螺栓；復(fù)第4步，將所有頂推螺栓的緊固程度達(dá)到一致。（余留轉(zhuǎn)動(dòng)角度應(yīng)小于10°），一般情況下重復(fù)第4步2～4次即可完成。

4.2 超級(jí)螺母的拆卸

拆卸超級(jí)螺栓要求嚴(yán)格遵守操作程序，頂推螺栓必須逐步卸載。如果部分頂推螺栓提前全部卸載，其余頂推螺栓將承受全部負(fù)載將導(dǎo)致很難拆卸。如情況嚴(yán)重可導(dǎo)致個(gè)別頂推螺栓變形無(wú)法拆卸。

1）準(zhǔn)備工作。拆卸前涂上滲透油，特別是在腐蝕環(huán)境下使用的螺栓。

2）拆卸步驟。按圓周方向依次將每個(gè)頂推螺栓放松1／8圈，當(dāng)松完第1圈后，會(huì)發(fā)現(xiàn)第一個(gè)松動(dòng)的螺栓又呈現(xiàn)鎖緊狀態(tài)，不過(guò)此時(shí)的負(fù)載已經(jīng)降低；重復(fù)第1步，但每個(gè)頂推螺栓可放松1／4圈；重復(fù)第2步（通常第3步或第4步，就可使用氣動(dòng)扳手將頂推螺栓逐個(gè)取出。如頂推螺栓較長(zhǎng)，可能需要多次重復(fù)第3步。）；取出頂推螺栓，清理后使用JL－G潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑，準(zhǔn)備下次再用。

超級(jí)螺栓的日常維護(hù)，要求定期用力矩扳手檢查預(yù)緊力是否為規(guī)定值。當(dāng)遇到檢修或必須拆卸時(shí)要嚴(yán)格按照拆卸步驟進(jìn)行。拆卸后將各旋合部分潤(rùn)滑，將螺母墊圈更換或當(dāng)其變形量＜0.01mm時(shí)，可將其翻過(guò)來(lái)用［3］。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大尺寸螺栓，超級(jí)螺栓提供了簡(jiǎn)單和性價(jià)比高的擰緊方法，無(wú)需專業(yè)技術(shù)或者沉重的工具。超級(jí)螺栓在WK－12C 挖掘機(jī)提升機(jī)構(gòu)上的使用，極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)的安裝與維護(hù)。

［1］戴放.超級(jí)螺栓及其特點(diǎn)［J］.設(shè)備管理與維修，2009（8）：33－34.

［2］張艷芳，倫小波，強(qiáng)向紅.超級(jí)螺栓的應(yīng)用［J］.甘肅冶金，2013（4）：121－122.

［3］安京，李海燕.超級(jí)螺栓的使用與維護(hù)［J］.設(shè)備管理與維修，2004（10）：39.