建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

朱延鑫，王成牮，徐雅蒙，付 堯，齊 成，徐苗苗，武方方

（廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)總站有限公司，廣東 廣州510630）

1 創(chuàng)新背景

現(xiàn)代起重機(jī)械在裝配過(guò)程中，結(jié)構(gòu)件采用螺栓連接為主要連接方式，其目的是為了使兩個(gè)被連接的結(jié)構(gòu)件緊密貼合，同時(shí)又根據(jù)所屬工況不同，承受不同形式以及強(qiáng)度的載荷，從而保證被連接的零部件連接可靠并正常運(yùn)行[1]。如果螺栓表面的材料分子出現(xiàn)了相互嵌入的問(wèn)題、構(gòu)成材料發(fā)生了蠕變的問(wèn)題、預(yù)緊力較低或者摩擦系數(shù)不合標(biāo)準(zhǔn)，以上因素均會(huì)造成結(jié)構(gòu)件連接螺栓的預(yù)緊力不足；螺栓在一定時(shí)間內(nèi)承受交變動(dòng)載荷時(shí)，或者長(zhǎng)時(shí)間處于高溫的環(huán)境中，這都會(huì)造成螺栓發(fā)生松動(dòng)問(wèn)題[2]。螺栓連接的零部件在工作過(guò)程中受到載荷變化、振動(dòng)以及沖擊的作業(yè)下，會(huì)導(dǎo)致連接件之間壓緊力和預(yù)緊力逐漸減小甚至消失。因?yàn)樵诼菟ㄊ艿捷S向載荷作用時(shí)，螺栓會(huì)因軸向載荷作用而軸向伸長(zhǎng)，徑向彈性收縮，而連接螺母則向相反徑向擴(kuò)張。兩者接觸面之間會(huì)出現(xiàn)微量的相對(duì)徑向滑動(dòng)，因此在長(zhǎng)期以及多次不良載荷的反復(fù)作用下，最終亦會(huì)導(dǎo)致螺母回轉(zhuǎn)松動(dòng)[1]。建筑起重機(jī)械在建筑行業(yè)內(nèi)使用非常普遍，在建筑起重機(jī)械上都設(shè)有很多個(gè)緊固螺栓，這些緊固螺栓對(duì)建筑起重機(jī)械的使用及安全是非常重要的，一旦螺栓出現(xiàn)松動(dòng)，對(duì)使用及安全產(chǎn)生重大影響，所以螺栓的檢查是很有必要的，但是目前市場(chǎng)上的檢測(cè)工具大多都使用成本高，需要專業(yè)人士進(jìn)行安裝，并且不能長(zhǎng)期使用，有時(shí)還需要人員進(jìn)行巡檢，從而使人員不能快速地接收到信息。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 常用螺栓防松措施

GB/T 3811—2008《起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求對(duì)直接承受動(dòng)載荷的普通螺栓手拉連接，應(yīng)采用雙螺母或其他能放置螺母松動(dòng)的有效措施。

JGJ 82—2011《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》中要求高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副，由一個(gè)高強(qiáng)度大六角頭螺栓，一個(gè)高強(qiáng)度大六角螺母和兩個(gè)高強(qiáng)度平墊圈組成一副的連接緊固件。

螺栓常用的防松方式有：摩擦防松、機(jī)械防松和永久防松。

常用的永久防松方法有：①點(diǎn)焊，在螺栓連接端部采用焊機(jī)點(diǎn)焊方式固定，達(dá)到螺栓防松的效果；②鉚接，采用鉚釘夾緊方式固定防松；③粘接，在螺紋及螺母連接端部涂裝膠粘劑，達(dá)到防松目的；④沖邊法防松，螺母擰緊后在螺紋端部破壞螺紋。

常用摩擦防松：利用彈簧墊片（螺栓性能等級(jí)在8.8及以下強(qiáng)度可采用此方式防松）、自鎖螺母防松（此類防松螺母內(nèi)置膠墊，不允許重復(fù)使用）及雙螺母防松。

常用機(jī)械防松：利用開(kāi)口銷（在螺母端部安裝止退開(kāi)口銷）；止動(dòng)墊片（螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動(dòng)墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊，實(shí)現(xiàn)防松）；特殊平墊片（在螺栓端面連接兩端面分別采用雙特殊墊片防松即一個(gè)連接處共四個(gè)特殊平墊）。

2.2 解決的技術(shù)問(wèn)題

目前市場(chǎng)上的檢測(cè)工具大多都使用成本高，需要專業(yè)人士進(jìn)行安裝，并且不能長(zhǎng)期使用，有時(shí)還需要人員進(jìn)行巡檢，從而使人員不能快速接收到信息。針對(duì)以上現(xiàn)有螺栓技術(shù)的不足，本結(jié)構(gòu)裝置提供了建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)，解決了上述技術(shù)背景中提出的問(wèn)題。

2.3 技術(shù)方案

螺栓表面的材料分子出現(xiàn)了相互嵌入的問(wèn)題，構(gòu)成材料發(fā)生了蠕變的問(wèn)題、預(yù)緊力較低或者摩擦系數(shù)不合標(biāo)準(zhǔn)，這些因素都會(huì)造成螺栓夾緊力不足問(wèn)題；一旦螺栓在一段時(shí)間內(nèi)為交變載荷的狀態(tài)，或者長(zhǎng)時(shí)間處于高溫的環(huán)境中，這都會(huì)造成螺栓發(fā)生松動(dòng)問(wèn)題[2]。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本結(jié)構(gòu)裝置通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括檢測(cè)盒，檢測(cè)盒的表面固定連接有檢測(cè)板，檢測(cè)板的內(nèi)部設(shè)置有輔助板，檢測(cè)盒的內(nèi)底壁固定連接有報(bào)警器，報(bào)警器的上表面設(shè)置有報(bào)警燈與喇叭，所述報(bào)警器的一側(cè)活動(dòng)連接有觸發(fā)開(kāi)關(guān)，觸發(fā)開(kāi)關(guān)的一側(cè)設(shè)置有輔助塊，檢測(cè)板的一端活動(dòng)連接有檢測(cè)螺栓。檢測(cè)板的材質(zhì)為橡膠，檢測(cè)盒一側(cè)的底端固定連接有固定板，固定板的上表面通過(guò)螺栓活動(dòng)連接于起重機(jī)零件。螺栓的數(shù)量為3個(gè)。輔助板的材質(zhì)為鐵。觸發(fā)開(kāi)關(guān)與輔助板的距離為5 mm。

2.4 應(yīng)用與效益

2.4.1 具體應(yīng)用方式

建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)如圖1所示。檢測(cè)盒剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 檢測(cè)盒剖面結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合圖1、圖2，對(duì)本實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，具體包括以下幾個(gè)方面。

建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括檢測(cè)盒，檢測(cè)盒的表面固定連接有檢測(cè)板，檢測(cè)板的內(nèi)部設(shè)置有輔助板，檢測(cè)盒的內(nèi)底壁固定連接有報(bào)警器，報(bào)警器的上表面設(shè)置有報(bào)警燈與喇叭。

為了能夠使人員知道哪里有螺絲產(chǎn)生了松動(dòng)，所以設(shè)置了報(bào)警燈與喇叭，能夠使起重機(jī)在螺栓松動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)報(bào)警燈與喇叭來(lái)提醒工作人員，讓工作人員盡快進(jìn)行緊固，從而去除了因?yàn)槁菟ㄋ蓜?dòng)而造成的危險(xiǎn)與事故。

報(bào)警器的一側(cè)活動(dòng)連接有觸發(fā)開(kāi)關(guān)，觸發(fā)開(kāi)關(guān)的一側(cè)設(shè)置有輔助塊，檢測(cè)板的一端活動(dòng)連接有檢測(cè)螺栓，檢測(cè)板的材質(zhì)為橡膠，檢測(cè)盒一側(cè)的底端固定連接有固定板，固定板的上表面通過(guò)螺栓活動(dòng)連接于起重機(jī)零件。

為了能夠使該建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，所以設(shè)置了固定板與螺栓，能夠使在人員調(diào)節(jié)好位置之后，通過(guò)螺栓把固定板固定在起重機(jī)零件上，從而去除了該建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的晃動(dòng)。

螺栓的數(shù)量為3個(gè)，輔助板的材質(zhì)為鐵，觸發(fā)開(kāi)關(guān)與輔助板的距離為5 mm。

文中出現(xiàn)的電器元件均與外界的主控器及220 V市電電連接，并且主控器可為計(jì)算機(jī)等起到控制的常規(guī)已知設(shè)備。

2.4.2 產(chǎn)生的效益

本建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)，具備以下有益效果：該建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)，通過(guò)報(bào)警燈與喇叭的設(shè)置，能夠使起重機(jī)在螺栓松動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)報(bào)警燈與喇叭來(lái)提工作人員，讓工作人員盡快地去進(jìn)行緊固，從而避免了因?yàn)槁菟ㄋ蓜?dòng)而造成的危險(xiǎn)與事故，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)板與輔助板的設(shè)置，能夠使人員在緊固完成之后，檢測(cè)板自動(dòng)回復(fù)到原位置，因此該裝置可被長(zhǎng)時(shí)間使用。

3 總結(jié)

綜上所述，在使用該建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)時(shí)，工作人員可以通過(guò)螺栓把該建筑起重機(jī)械螺栓松動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)固定在起重機(jī)零件上，并且使檢測(cè)板觸碰到檢測(cè)螺栓，從而通過(guò)報(bào)警燈與喇叭的設(shè)置，使起重機(jī)在螺栓松動(dòng)時(shí)，通過(guò)報(bào)警燈與喇叭來(lái)提醒工作人員，讓工作人員盡快地去進(jìn)行緊固，從而避免了因?yàn)槁菟ㄋ蓜?dòng)而造成的危險(xiǎn)與事故。