淺談采礦機(jī)械緊固件松動(dòng)原因及防松新方法

王進(jìn)海

（山西高平科興平泉煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

引言

螺紋緊固聯(lián)接是目前我國(guó)采礦機(jī)械各部件聯(lián)系的主要形式，采礦機(jī)械的作業(yè)環(huán)境大多都是在地下進(jìn)行的，這就造成在安裝采礦的機(jī)械時(shí)，很多部位的空間都是比較狹小的，長(zhǎng)套筒的扳手在狹小的空間中難以施展，這就會(huì)導(dǎo)致緊固部件在預(yù)緊力上的不足，而采礦機(jī)械在工作時(shí)需要切割頂板、底板和一些夾巖石層，震動(dòng)力特別大，很容易使緊固件的螺母發(fā)生松動(dòng)，長(zhǎng)期以來(lái)很容易使緊固件的整個(gè)傳動(dòng)裝置因?yàn)橐恍┰考氖Ш兔芊猱a(chǎn)生漏油現(xiàn)象的發(fā)生，從而造成整個(gè)采礦機(jī)械故障的發(fā)生，影響到采礦工作的順利進(jìn)行。為此，必須深刻研究采礦機(jī)械各聯(lián)接部件緊固件常見的松動(dòng)原因和它們可能造成的一些后果，采取必要的措施預(yù)防它們松動(dòng)。

1 煤礦機(jī)械緊固件松動(dòng)的原因

1.1 螺栓預(yù)緊力不足

M30＼M36＼M42是目前采礦機(jī)械聯(lián)接緊固件主要采用的螺栓。按照ISO＼TC2技術(shù)委員會(huì)推薦的螺栓聯(lián)接的新觀點(diǎn)的設(shè)計(jì)理念及新理論，在進(jìn)行螺栓的預(yù)緊力設(shè)計(jì)時(shí)，螺栓預(yù)緊力要接近或者達(dá)到螺栓材料中的屈服強(qiáng)度。螺栓在進(jìn)行井下的安裝時(shí)，由于按照空間有限扭矩大的工具一般很難施展，預(yù)緊力往往太低，很容易導(dǎo)致螺栓的聯(lián)系螺母松動(dòng)。

1.2 擰緊扭矩要求不明確

在設(shè)計(jì)和安裝螺栓時(shí)，目前國(guó)內(nèi)的煤礦開采機(jī)械，一般都沒有擰緊螺栓扭矩的要求。因此，常常會(huì)由于操作工作的操作不當(dāng)，對(duì)一些大直徑、大振動(dòng)部位的螺栓，造成螺母松動(dòng)，導(dǎo)致預(yù)緊力不足［1］。

1.3 支撐面松動(dòng)

目前，煤礦機(jī)械聯(lián)接件的螺栓螺母一般采用的是40Gr合金鋼。采煤機(jī)底托盤、電機(jī)外殼一般是用ZG35或者是25號(hào)碳素鋼制成的，連寫螺栓的強(qiáng)度一般要比機(jī)殼聯(lián)接結(jié)合面的強(qiáng)度要高，當(dāng)采煤機(jī)械在工作時(shí)，加上強(qiáng)烈的振動(dòng)，機(jī)殼很容易被螺栓和螺母的連寫面壓陷，導(dǎo)致機(jī)殼變形，一旦機(jī)殼變形后很容易使螺母的預(yù)緊力也就是在螺桿上加載的軸向力下降，造成螺母松動(dòng)。在將傳動(dòng)部件安裝到采煤機(jī)上時(shí)，安裝的接觸面大多是比較粗糙的，一定要將油漆、鐵屑等處于安裝表面的垃圾清理干凈，若未清理干凈就直接安裝各部件，很容易產(chǎn)生接觸面發(fā)生局部塑性變形，從而引起預(yù)緊力松馳，發(fā)生螺母松動(dòng)。

1.4 彈性設(shè)計(jì)考慮不周

在進(jìn)行螺栓的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者一般都會(huì)把螺栓長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)偏短，直徑在設(shè)計(jì)上偏粗，而在采煤機(jī)緊固件的設(shè)計(jì)中也缺少?gòu)椥栽O(shè)計(jì)。當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)生劇烈的振動(dòng)，由于各個(gè)接觸面的彈性變形量設(shè)計(jì)又不足，很容易導(dǎo)致螺母松動(dòng)。

1.5 防松方法上不理想

目前采煤機(jī)的緊固件大多采用的是加強(qiáng)摩擦力的放松方法。如螺母＋彈簧墊圈＋嵌裝尼龍防松方法、加裝雙螺母鎖緊等放松方法。

1）加彈簧墊圈防松法。加彈簧墊圈放松法在機(jī)械發(fā)生振動(dòng)的條件下，由于接觸面小，容易使機(jī)殼發(fā)生變形，與機(jī)殼之間發(fā)生應(yīng)力松動(dòng)。

2）嵌裝尼龍防松法。嵌裝尼龍防松法只適用于單次使用的螺母放松上，一旦發(fā)生多次拆卸安裝后，放松尼龍會(huì)失效，防松螺母也會(huì)失效。

3）加裝雙螺母放松法。當(dāng)采煤機(jī)械長(zhǎng)期工作在振動(dòng)的環(huán)境時(shí)加裝雙螺母放松法，外部的螺母首先會(huì)發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致里邊的螺母也發(fā)生松動(dòng)，長(zhǎng)期以來(lái)會(huì)導(dǎo)致滑絲、劃扣，防松效果也不理想。

2 緊固件松動(dòng)產(chǎn)生的后果

2.1 底板架在強(qiáng)度及剛度上的不足

在底托架上由于底板架距離工作面上的底板非常近，長(zhǎng)套筒的扳手無(wú)法使用，造成緊固件在預(yù)應(yīng)力上達(dá)不到要求，使與底架中聯(lián)接的螺栓因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力的不足而松動(dòng)。由于松動(dòng)后的底托架沒有了剛度，采煤機(jī)在對(duì)煤進(jìn)行切割時(shí)，會(huì)引起底托架中兩端截割部的跳動(dòng)，導(dǎo)致截割部與底托架上的螺母產(chǎn)生松動(dòng)，嚴(yán)重的話會(huì)引起螺母的脫扣及螺栓的斷裂［2］。

2.2 密封件的漏油

采煤機(jī)在割煤時(shí)振動(dòng)很大，而采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)兩側(cè)與割煤部分、液壓牽引傳動(dòng)裝置部分相互聯(lián)接，聯(lián)接處的螺母很容易在振動(dòng)的作用下發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致聯(lián)接部件之間縫隙的產(chǎn)生，從而使齒輪聯(lián)軸器的中心發(fā)生位移，導(dǎo)致密封發(fā)生變形，致使漏油。

2.3 沖擊載荷的加大

在采煤機(jī)的割煤部與其電機(jī)及牽引部的固定處發(fā)生螺母松動(dòng)時(shí)，它們的聯(lián)接出常常會(huì)產(chǎn)生縫隙，在外力沖撞載荷的作用下，常常會(huì)使齒輪聯(lián)軸器中心線發(fā)生位移，一旦齒輪聯(lián)軸器中心線發(fā)生位移會(huì)導(dǎo)致齒輪聯(lián)軸器的齒面受力偏大，當(dāng)外力沖擊載荷過大時(shí)，不但會(huì)使齒輪齒面磨損加劇，更有甚者對(duì)齒輪的聯(lián)軸器造成損壞。

2.4 使用壽命的降低

在采煤機(jī)進(jìn)行割煤作業(yè)時(shí)，由于聯(lián)接的螺栓發(fā)生松動(dòng)，在外力載荷的作用下，聯(lián)接面會(huì)有很大的縫隙產(chǎn)生，在受力后聯(lián)接螺栓會(huì)產(chǎn)生變化，從而使聯(lián)接的螺栓由于拉伸的疲勞，使壽命縮短。

2.5 機(jī)殼中埋頭螺紋的脫扣

埋頭螺紋在采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行牽引、截割部的聯(lián)接中使用時(shí)，因?yàn)槁?lián)接螺栓的松動(dòng)，機(jī)殼上的內(nèi)螺紋會(huì)小于螺栓強(qiáng)度的等級(jí)，導(dǎo)致內(nèi)螺紋脫扣現(xiàn)象的發(fā)生，由于采煤機(jī)牽引部、截割部的接面長(zhǎng)期發(fā)生松動(dòng)，使其各大部件中的動(dòng)截荷增加，降低了傳動(dòng)裝置的使用壽命。

3 放松的新方法

1）在螺栓的聯(lián)接中增加彈性的伸長(zhǎng)量。對(duì)接面的聯(lián)接板在采煤機(jī)厚度往往有限，在采煤機(jī)機(jī)殼進(jìn)行聯(lián)接的時(shí)候，利用兩個(gè)長(zhǎng)筒套對(duì)螺栓的長(zhǎng)度進(jìn)行加長(zhǎng)，在雙頭螺栓的兩邊，利用螺紋底徑作為其中斷的直徑，在設(shè)計(jì)上對(duì)螺桿的強(qiáng)度不產(chǎn)生影響，有效地減小了螺栓截面積，加強(qiáng)了螺紋的緊固件彈性的伸長(zhǎng)量，在采煤機(jī)運(yùn)作發(fā)生振動(dòng)時(shí)，可以起到一定的放松作用。

2）采用新型防松墊圈及螺母。在采煤機(jī)發(fā)生劇烈振動(dòng)時(shí)，一般的放松墊圈，很難長(zhǎng)期防松，有一種新型放松墊圈可供大家選擇。圖1為鋸齒形的防松墊圈的示意圖，鋸齒形的防松墊圈是由兩片鋸齒形狀墊片構(gòu)成，它的墊片是由兩端線狀的鋸齒組成的，當(dāng)采煤機(jī)械發(fā)生機(jī)械振動(dòng)時(shí)，這種墊片不容易使螺母發(fā)生反向松動(dòng)。

圖1 鋸齒形防松墊圈示意圖

下頁(yè)圖2為新型的防松偏心帶錐的雙螺母，它由兩個(gè)公母的錐形帶偏心螺母組成。在工作中處于振動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，由于其錐形鎖緊效應(yīng)及預(yù)緊后偏心，防松動(dòng)的效果要比嵌裝的尼龍螺母與雙螺母的鎖緊效果好［3］。

圖2 為新型防松偏心帶錐雙螺母

3）使用專業(yè)的扭矩扳手使擰緊力矩增大。專業(yè)的扭矩扳手要比一般的扭矩扳手?jǐn)Q緊時(shí)的扭矩值要大，建議使用專業(yè)的扭矩扳手使擰緊力矩增大，它們的對(duì)比值具體如表1所示。

表1 螺栓和螺母用扭矩扳手?jǐn)Q緊時(shí)的扭矩值

4 結(jié)語(yǔ)

通過以上分析，大致可以了解造成采煤機(jī)的各聯(lián)接部件中緊固件發(fā)生松動(dòng)的原因，及發(fā)生松動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生的后果，希望相關(guān)工作者通過本文的學(xué)習(xí)，能夠掌握一些簡(jiǎn)單的采礦機(jī)械緊固件的防松方法，為今后我國(guó)采礦機(jī)械的穩(wěn)定可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。

［1］ 周潤(rùn)分.緊固件連接設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1990.

［2］ 高建勇.采礦機(jī)械緊固件振動(dòng)松脫原因及解決對(duì)策分析［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2013（6）：50－51.

［3］ 孫宏新，高煒斌.時(shí)效溫度對(duì)機(jī)械緊固件用MFT8非調(diào)質(zhì)鋼沖擊性能的影響［J］.機(jī)械工程材料，2015（1）：70－71.