正確認(rèn)識螺栓連接 搞好設(shè)備維護(hù)管理

摘 要：螺栓的松動主要是螺栓桿的彈性變形變成了塑性變形，其次才是振動造成螺栓松動。但好多設(shè)備維護(hù)人員認(rèn)識不到這一點，使設(shè)備維護(hù)不到位而釀成事故，造成設(shè)備損壞、財產(chǎn)損失。

關(guān)鍵詞：螺栓連接;設(shè)備維護(hù);預(yù)緊力;彈性變形;塑性變形

據(jù)報道，著名的二灘水電站，國內(nèi)組裝的6臺發(fā)動機中的4臺機組因螺栓擰得不緊而出了故障，損失高達(dá)上億元，其中2號機組投產(chǎn)運行僅80多天就出了問題。檢查發(fā)現(xiàn)，固定在2號機組止漏環(huán)上的124個螺栓，有66個丟失，35個斷裂，破損率達(dá)81.45%。經(jīng)鑒定，不是國產(chǎn)零部件比進(jìn)口的差，而是生產(chǎn)廠家管理不到位，發(fā)電機組中的螺栓斷裂、丟失，導(dǎo)致故障。

諸如此類因螺栓斷裂、丟失、預(yù)緊不到位而導(dǎo)致的設(shè)備事故及故障很多很多。螺栓連接是設(shè)備組成的重要部分，也是關(guān)鍵部分。其存在狀態(tài)，不僅影響設(shè)備工作狀況，更影響設(shè)備壽命。所以設(shè)備的完好標(biāo)準(zhǔn)，或是設(shè)備的使用說明書都對其有詳細(xì)的技術(shù)要求。

在平時工作或生活中，我們無論從事什么工作，干什么活，只有在認(rèn)識、懂得原理細(xì)節(jié)的情況下，才能變被動為主動，自覺地、更好地進(jìn)行設(shè)備的操作、維護(hù)或檢修。螺栓松動，是常見的問題，但它將導(dǎo)致設(shè)備精度降低、性能變差，運轉(zhuǎn)出現(xiàn)振動，磨損加劇，壽命減少，甚至造成大的、災(zāi)難性的事故。

在二十多年職工的培訓(xùn)教學(xué)工作中發(fā)現(xiàn)，對于螺栓松動的原因，90%以上的人認(rèn)為是設(shè)備運轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生的，其實這只是一個次要原因。用一個簡單的事例就可以說明：新安裝的設(shè)備，放一個晚上（并沒有運轉(zhuǎn)振動），第二天用同樣的力矩再擰螺母，還可擰動。

其實螺栓松動的原因，是螺母擰緊后螺栓桿受拉力，在這個拉力下，螺栓桿產(chǎn)生的塑性變形。螺母擰緊后，螺栓桿長度一定。這個長度由原始長度和彈性伸長量組成，螺母擰緊量跟彈性伸長量成正比。隨著時間的延長，越來越多地彈性伸長量成了塑性伸長量，即彈性伸長量越來越少，螺栓也就越來越松。這可以通過下面簡單的生活事例說明：

我們在木板上釘五組等距離的釘子，然后把五個皮筋拉長后掛在五組釘子上。在隨后的五天依次取下（即一天取一組）。我們會發(fā)現(xiàn)取下的皮筋一個比上一個長，而且一個比上一個用力小，即松弛。這也就是皮筋的彈性變形量越來越多的變成了塑性變形量，即彈性變形量越來越少。

金屬和皮筋一樣是彈性體，也包括我們的帶傳動，受力伸長的彈性變形量，隨著時間的延長，越來越多的變成塑性變形，即彈性變形量越來越少，實體受力也就越來越小。需要緊固或張緊，就得通過施力來增加彈性變形量。隨著時間的進(jìn)一步延長，彈性變形變成塑性變形的速度越來越緩慢。這就是螺栓連接及三角帶傳動，新安裝的要求第一周內(nèi)每天必須緊固或張緊，以后每周進(jìn)行兩次或三次就可以了（不同的設(shè)備，具體緊固或張緊周期略有不同）。

螺栓使用時間越長，其彈性越差，緊固性能也越差。這也就是采煤機機身連接的高強度連接螺栓（也叫液壓螺栓，其實是用液壓張緊的）當(dāng)預(yù)緊力達(dá)到200MPa時，就該更換了的緣故。

螺栓安裝在設(shè)備中，一般都要求與之配合的零件受到一定的壓力，這叫作螺栓的預(yù)緊。螺栓預(yù)緊的要求，一般以螺母的擰緊力矩來衡量，還有用螺栓桿的伸長量或扭轉(zhuǎn)角來衡量的。螺栓預(yù)緊了，螺栓桿受的是拉力;螺栓沒有預(yù)緊，主受力零件傳力到螺栓桿，另一段螺栓桿再傳力到從動件。螺栓桿受剪切力（另不預(yù)緊還有振動磨損）。材料的許用剪切應(yīng)力比許用抗拉強度小，因而螺栓桿易被剪斷。

預(yù)緊可以提高螺栓連接的可靠性、防松能力和螺栓的疲勞強度，增強連接的緊密性和剛性。事實上，大量的試驗和使用經(jīng)驗證明：準(zhǔn)確地預(yù)緊力對連接的可靠性和被連接件的壽命都是有益的，特別對有密封要求的連接更為必要。但物極必反，過高的預(yù)緊力，如若控制不當(dāng)或者偶然過載，也常會導(dǎo)致連接的失效。因此，準(zhǔn)確確定螺栓的預(yù)緊力是非常重要的。

不同的設(shè)備或同一設(shè)備的不同部位對螺栓的預(yù)緊力的要求是不同的，一般以零件受力大小來確定。摩擦聯(lián)軸器則通過預(yù)緊力限定傳遞力矩，進(jìn)行機械安全保護(hù)。例如：AM-50掘進(jìn)機截割機構(gòu)摩擦聯(lián)軸器，第一次安裝預(yù)緊力矩為80Nm，打滑后第二次安裝預(yù)緊力矩為100Nm，第三、四次依次為120Nm、145Nm。第四次打滑后就該更換摩擦墊了。

螺栓的預(yù)緊力要通過扭矩扳手來確定，扭矩扳手有指針式和棘輪式兩種。螺栓預(yù)緊力的檢測可采用電阻應(yīng)變計測量應(yīng)力的方法，能準(zhǔn)確的測量螺栓的預(yù)緊力的大小，可以精確到公斤。尤其更適合大型壓力容器氣密試驗前的螺栓預(yù)緊力檢測。由于對預(yù)緊力大小的要求不同，所以螺栓的材質(zhì)也不同，一般用中、低碳素結(jié)構(gòu)鋼，好一點的如掘進(jìn)機用20Cr優(yōu)質(zhì)合金鋼。

由于螺栓受力伸長，直徑變細(xì)，承載性能變差。所以不同設(shè)備螺栓更換標(biāo)準(zhǔn)不同（查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)），奧鋼聯(lián)生產(chǎn)的ABM-20掘錨一體機，要求更換零件拆下來的螺栓就不能再用了，必須換新的。

螺栓的性能等級（螺栓頭部凸起的數(shù)字），是螺栓承受負(fù)荷的質(zhì)量等級，用數(shù)字表示。例如4.8，它的含義是：4×100=400表示螺栓材料的抗拉強度是400MPa，4×0.8×100=320表示螺栓材料的屈服強度是320MPa。一般設(shè)備連接零件的預(yù)緊力只要不超過螺栓材料的抗拉強度就可以。但壓力容器用螺栓的預(yù)緊力絕不能超過材料的屈服強度。因為在屈服載荷（力）螺栓材料發(fā)生屈服現(xiàn)象，螺栓桿變長，預(yù)緊力變小，會造成壓力容器泄漏。

成組螺栓連接的預(yù)緊，預(yù)緊過程應(yīng)是：對角交叉，多遍擰緊。否則，可能因連接件受力不均（有大的局部內(nèi)應(yīng)力）而失效，造成事故。

經(jīng)過以上分析，正確認(rèn)識螺栓連接，才是搞好設(shè)備維護(hù)的關(guān)鍵。