塔式起重機(jī)螺栓連接的預(yù)緊力及應(yīng)用方法

1、塔式起重機(jī)螺栓連接的預(yù)緊力及應(yīng)用方法2009-01-17 08:53:55(已經(jīng)被瀏覽81次)本文通過對(duì)螺栓連接的受力分析，得岀預(yù)緊力在塔機(jī)安裝屮的重要性，從而導(dǎo)出 預(yù)緊力的應(yīng)用方法。本文主要討論塔式起重機(jī)(tower crane)的螺栓連接。 關(guān)鍵詞:塔機(jī)螺栓連接預(yù)緊力應(yīng)用1受拉螺栓的預(yù)緊力與外力間的關(guān)系圖1為受拉螺栓連接的簡(jiǎn)圖。若將螺母充分?jǐn)Q緊，則螺母在螺栓的軸線方向前進(jìn) t h,必然會(huì)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二t,即預(yù)緊力與擠壓力相 等，此時(shí)螺栓桿的伸長(zhǎng)all,板的擠壓變形量為，若以e1和a1代表螺栓桿的

2、 彈性模量和截面積，e2和a2代表板的彈性模量和截面枳，按虎克定律有：由于 p=to(1) 當(dāng)外力n作用時(shí)，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(shí)由平衡條件有：，見圖2(a)o外力n繼續(xù)增加，當(dāng)加大到板間原來(lái)的壓縮 變形完全消失，二0,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(zhǎng)了，使螺栓拉長(zhǎng)的力的增量，此時(shí)由力的平衡條件有：，見圖2(b)：(2) 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,

3、 假設(shè) e1 二e2, a2二 10a1,代入式 ap二0. 1p。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(shí)，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(shí)預(yù)緊力減小為零，螺栓所受的拉力將大于原來(lái)靜連接時(shí)施加的 預(yù)緊力2高強(qiáng)度螺栓連接的特點(diǎn)高強(qiáng)度螺栓的桿身采用經(jīng)過熱處理的45號(hào)鋼或合結(jié)鋼，其性能等級(jí)為8. 8級(jí)、1 0. 9級(jí)或更高。螺母和墊圈為相應(yīng)性能等級(jí)的鋼材制成，安裝時(shí)要求將螺栓擰得 很緊，取得很大的預(yù)緊力，將構(gòu)件接觸面圧緊。摩擦型的高強(qiáng)度螺栓完全依靠接 觸面間的摩擦力來(lái)傳遞剪力，并以出現(xiàn)滑移為承載能力的極限狀態(tài)。承

4、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。3塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)套管連接螺栓塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為主要受力構(gòu)件，工作時(shí)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(shí)由扭矩引起的剪力，i大i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(gè)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

5、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(shí)，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，有的其至釀成倒塔事故，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)。塔機(jī)設(shè)計(jì)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(lái)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(shí)被連接 件充分貼緊的起始狀態(tài)，在沒冇扭矩扳手的大多數(shù)場(chǎng)合下，如何用普通扳手達(dá)到 規(guī)定的預(yù)緊力，我們?cè)趯?shí)際工作中采用的方法是：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(duì)角線方位，見圖3

6、,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)連接處上部口重引起的軸力?？?、b在塔機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中已得出， 故n為已知。由前拉力螺栓受力分析屮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(gè)螺栓的設(shè)計(jì)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，其屮l是兩連接套屮螺栓的工作長(zhǎng)度，是螺栓的桿 身截面積。螺母所需轉(zhuǎn)動(dòng)角度。其中t為螺栓的螺紋導(dǎo)程。因,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(dòng)0即可得到a處設(shè)計(jì)的預(yù)緊力。用同 樣的方法將平衡重對(duì)到c、b及d點(diǎn)，就可使一個(gè)連接而的所冇螺栓具冇一定的 預(yù)緊力。4塔

7、機(jī)回轉(zhuǎn)支承連接螺栓根據(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(shí)，可用扭矩法或轉(zhuǎn)角法在i員i周方 向?qū)ΨQ均勻多次擰緊，達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力。5結(jié)束語(yǔ)以上根據(jù)虎克定律對(duì)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 沒冇扭矩扳手的情況下，采用轉(zhuǎn)角法可冇效的達(dá)到和保證安裝時(shí)規(guī)定的預(yù)緊力數(shù) 值。關(guān)于塔式起重機(jī)塔身高強(qiáng)度螺栓應(yīng)用的探討(二)(2007-01-12 15:46:24)as螺紋的有效最小截面積 as=0. 7854 (d-0. 9382p)2 d螺栓的公稱直徑mm卩=螺栓的螺距mm2、塔身高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)所需預(yù)緊力計(jì)算f

8、i=ki fnk】一系數(shù)，對(duì)于載荷組合a講，取k】=l65,對(duì)于載荷組合b,取ki=1.45?對(duì)于載荷組合c講，取kr=l. 1珀單個(gè)螺栓所受的外拉力。3. 塔身高強(qiáng)度螺栓強(qiáng)度計(jì)算sl= ( fx+kcfn) /ad】 slsl螺栓計(jì)算拉應(yīng)力mpakc系數(shù)，與螺栓及被連接件剛度有關(guān)，金取025a山一螺紋內(nèi)徑計(jì)算面積sl 螺栓許用應(yīng)力mpa對(duì)于塔身高強(qiáng)度螺栓具體計(jì)算詳見文獻(xiàn)3。在設(shè)計(jì)時(shí)一般 螺栓長(zhǎng)度大于直徑15倍時(shí)，要考慮到連接承載能力的折減問題。 在緊固連接時(shí)，預(yù)緊力不足或過量都不利承載和導(dǎo)致螺栓早期失 效.近年來(lái)有人提出考慮到載荷和材料強(qiáng)度的離散性，而采用概 率法來(lái)計(jì)算的觀點(diǎn)。在實(shí)際中考慮到塔機(jī)受力復(fù)雜，設(shè)計(jì)的模塊 式、通用性和批量生產(chǎn)，為計(jì)算簡(jiǎn)單可靠，保守用上式較好。4. 預(yù)緊力矩值簡(jiǎn)易計(jì)算：一般情況下，塔身高強(qiáng)度螺栓多采用扭矩法擰緊，在彈性區(qū)域內(nèi)進(jìn)行