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塔式起重機(jī)螺栓連接的預(yù)緊力及應(yīng)用方法- K1 _% h+ Z0 h4 c3 y' ?
1、受拉螺栓的預(yù)緊力與外力間的關(guān)系
& R3 u/ `. r* R! O+ ^# V5 e 若將螺母充分?jǐn)Q緊，則螺母在螺栓的軸線方向前進(jìn)了h，必然會使螺栓受到預(yù)緊力而使板受到壓力，假定沿板間將螺栓切斷，用P代表預(yù)緊力，T代表板間的擠壓力，由平衡條件得到P=T，即預(yù)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。
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（1）當(dāng)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：外力N繼續(xù)增加，當(dāng)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(yù)緊力也隨之消失。但并不意味著螺栓不承受拉力，反之，當(dāng)板間的壓縮變形完全消失后，螺栓相應(yīng)被拉長了，使螺栓拉長的力的增量。/ o+ I& p# t/ L2 V/ ^
8 P! D* n$ z6 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(shè)E1=E2，A2=10A1，代入（2）式ΔP=0.1P.) O& ]5 z: I0 d% L/ z0 }, _+ k
" ?$ v- w/ D' i' @; J2 K0 c 由以上分析可知，拉力螺栓連接必須施加預(yù)緊力，被連接件受到擠壓，當(dāng)承受外力時，連接件間的擠壓力隨外力增大而減小，預(yù)緊力也減小。當(dāng)外力加大到使兩連接件剛好分開時預(yù)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(yù)緊力。) x5 c7 D/ _8 O) o4 T% `- B
, d' ?* e5 _. [3 ^; _, G( y$ g+ g* t/ C 2、高強(qiáng)度螺栓連接的特點(diǎn)
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高強(qiáng)度螺栓的桿身采用經(jīng)過熱處理的45號鋼或合結(jié)鋼，其性能等級為8.8級、10.9級或更高。螺母和墊圈為相應(yīng)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(yù)緊力，將構(gòu)件接觸面壓緊。摩擦型的高強(qiáng)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(qiáng)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(yù)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(yīng)小于預(yù)緊力，以使構(gòu)件接觸面間仍有殘余預(yù)緊力，保證正常工作的可靠性。5 |( B2 F6 t7 t, Z
4 y* }4 {8 [( _' \ 3、塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)套管連接螺栓
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: S: z2 I( F8 M. `; ^, f d 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為主要受力構(gòu)件，工作時承受軸力、彎矩及扭矩。標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度螺栓聯(lián)接，所以預(yù)緊力是一個不容忽視的問題。我們發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)多的在用塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接高強(qiáng)度螺栓的預(yù)緊力均沒達(dá)到規(guī)定數(shù)值，隨著塔機(jī)工作時，塔身主肢的反復(fù)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(yīng)力的拉大，使安全性減小，有的甚至釀成倒塔事故，因此預(yù)緊力的實(shí)施方法和數(shù)值控制是塔機(jī)安裝的重要環(huán)節(jié)。
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0 s+ b `9 \; q 塔機(jī)設(shè)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(yù)緊力數(shù)值，用專用扳手來緊固，但在實(shí)施中存在一些具體問題，例如如何判斷預(yù)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(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力，我們在實(shí)際工作中采用的方法是：' v7 H* \+ ^# B0 @8 H
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塔機(jī)塔身接高完成后，空載載重小車位于最小幅度處，臂架旋轉(zhuǎn)至塔身對角線方位，在塔機(jī)上部不平衡力矩自的作用下，靠近平衡重一側(cè)的主肢A處于受壓狀態(tài)，主肢間的壓力：其中為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接處上部自重引起的軸力。自b在塔機(jī)設(shè)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(yù)緊力，A處螺栓的實(shí)施預(yù)緊力，其中P為單個螺栓的設(shè)計預(yù)緊力，n為單肢的連接螺栓數(shù)。為得到，螺母應(yīng)擰進(jìn)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(zhuǎn)動角度。其中t為螺栓的螺紋導(dǎo)程。故用普通扳手加套桿或用榔頭敲打扳手尾部使螺母轉(zhuǎn)動θ即可得到A處設(shè)計的預(yù)緊力。用同樣的方法將平衡重對到C、B及D點(diǎn)，就可使一個連接面的所有螺栓具有一定的預(yù)緊力。
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+ i, b3 r0 Y' J u 4、塔機(jī)回轉(zhuǎn)支承連接螺栓
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根據(jù)工作受力特點(diǎn)，回轉(zhuǎn)支承高強(qiáng)度螺栓連接應(yīng)屬于摩擦型，回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角法在圓周方向?qū)ΨQ均勻多次擰緊，達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力。1 N" } C& m: o0 ?/ Q( w
$ V2 Z }+ C3 u2 t 5、結(jié)束語+ _/ j- w& V' m
: q1 |) A4 B# P: Y+ L( Z7 O7 z* L 以上根據(jù)虎克定律對螺栓連接的受力分析，導(dǎo)出預(yù)緊力在塔機(jī)上的應(yīng)用方法，在沒有扭矩扳手的情況下，采用轉(zhuǎn)角法可有效的達(dá)到和保證安裝時規(guī)定的預(yù)緊力數(shù)值。 |
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樓主: 斷箭斷箭
發(fā)表于 2009-3-28 23:07:35
