高強(qiáng)度螺栓連接在橋門式起重機(jī)上的應(yīng)用

高強(qiáng)度螺栓連接在橋門式起重機(jī)上的應(yīng)用

高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺釘連接主要通過預(yù)緊力將連接點(diǎn)的接觸面壓緊，導(dǎo)致的摩擦，阻止組件的張力，然后相對滑動，以產(chǎn)生相對穩(wěn)定的負(fù)荷。它在抗?fàn)恳涂辜舴矫嫒〉昧肆己玫男阅?。普通螺栓連接主要通過栓桿抗剪和孔壁承壓來傳遞載荷,承載能力低。由于高強(qiáng)度螺栓采用高強(qiáng)度鋼材制作并經(jīng)過熱處理,所以預(yù)緊力和摩擦力都較大,它克服了普通螺栓承載力低的缺點(diǎn),其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比同尺寸的鉚釘還高,因此廣泛應(yīng)用于起重運(yùn)輸機(jī)械,鋼結(jié)構(gòu)廠房,橋梁等鋼結(jié)構(gòu)上。在對橋(門)式起重機(jī)安裝過程監(jiān)督檢驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)施工單位普遍對高強(qiáng)度螺栓的性能使用要求認(rèn)識不足,在施工中往往按普通螺栓連接的要求進(jìn)行安裝或干脆用普通螺栓代替。這樣,一方面不能充分發(fā)揮高強(qiáng)度螺栓的作用;另一方面安裝質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定要求,給生產(chǎn)和安全帶來隱患,甚至可能造成生命財(cái)產(chǎn)重大損失。1連接件間接觸的連接高強(qiáng)度螺栓連接按受力特點(diǎn)可分為承壓型和摩擦型兩種。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接是以外剪力達(dá)到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài),也就是說整個使用期間內(nèi)不允許外剪力超過構(gòu)件間的最大摩擦力,板件不會發(fā)生相對滑移變形。對于承受動載荷又需要較小的連接變形時宜用摩擦型。高強(qiáng)度螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力,這時被連接件之間發(fā)生相對滑移變形,直到螺栓桿與孔壁接觸,此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力,最后以桿身剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)。故其承載能力比摩擦型高50%以上,對于承載靜力且容許有較大的連接變形時,宜用承壓型。橋(門)式起重機(jī)主要受力構(gòu)件的連接屬摩擦型連接。2電動單梁起重機(jī)在橋(門)式起重機(jī)主要受力構(gòu)件的連接中須使用高強(qiáng)度螺栓連接。主要應(yīng)用如下:(1)電動單梁起重機(jī),通用橋式的起重機(jī)主梁與端梁的螺栓連接,見圖1。(2)吊鉤門式起重機(jī)主梁與支腿以及支腿與下橫梁的連接,見圖2。(3)由于受運(yùn)輸或安裝條件限制,主梁有時需分段制造,然后在工地組裝。安裝拼接時多采用高強(qiáng)度螺栓連接且采用雙拼接板。如圖3:3為高強(qiáng)度連接施工提供的要求3.1高強(qiáng)度螺栓連接板tf的設(shè)計(jì)高強(qiáng)度螺栓許用承載能力計(jì)算式:抗剪許用承載力[N]=0.7Pfm有拉力作用時的抗剪許用承載力[N]=0.7(P-1.4Fmax)fm以上式中P為螺栓預(yù)緊力,m為一個高強(qiáng)度螺栓傳力的摩擦面數(shù)目,f為摩擦系數(shù),Fmax為高強(qiáng)度螺栓在桿軸方向承受的最大拉力。f的大小與連接面處理方法有關(guān),見表1。從計(jì)算式中可看出提高構(gòu)件接觸面的摩擦系數(shù),即可提高螺栓的承載能力。因此連接板和連接母體一般都要經(jīng)過噴砂或拋丸處理,而許多起重機(jī)在出廠前僅由制造廠對連接板進(jìn)行刨削粗加工。在運(yùn)輸和施工中應(yīng)保證結(jié)合面的粗糙度和清潔度,不允許泥土、雜物污染結(jié)合面。表面粗糙度達(dá)不到要求時要在現(xiàn)場重新進(jìn)行噴砂或拋丸處理后再施工。安裝單位要特別注意保護(hù)好高強(qiáng)度螺栓連接處的連接板和母體連接表面的清潔度和摩擦面的特性。在監(jiān)檢過程中發(fā)現(xiàn)有些安裝單位在對主梁表面進(jìn)行噴刷防銹漆時往往對連接板表面也噴刷防銹漆,這是不允許的。3.2大東南角螺栓的選用高強(qiáng)度螺栓及其配套的螺母和墊圈統(tǒng)稱連接副,其強(qiáng)度有8.8級及10.9級。普通螺栓常用Q235鋼制造。高強(qiáng)度螺栓采用高強(qiáng)度材料制造。高強(qiáng)螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高強(qiáng)鋼材制作,常用45號鋼、40硼鋼、20錳鈦硼鋼。其經(jīng)熱處理后的機(jī)械性能見表2。在對橋(門)式起重機(jī)械安裝和監(jiān)督檢驗(yàn)中,應(yīng)該關(guān)注高強(qiáng)度螺栓連接副要滿足如下幾點(diǎn)要求:(1)要選購正規(guī)廠家提供的,有產(chǎn)品合格證和性能試驗(yàn)報(bào)告的大六角頭高強(qiáng)度螺栓、螺母和墊圈,購進(jìn)后要進(jìn)行相關(guān)抽查。(2)不可用普通的8.8級螺母、8.8級螺栓、普通的平墊圈、彈簧墊圈代替大六角頭高強(qiáng)度螺栓、螺母和墊圈用于連接副。因?yàn)閺椈蓧|圈是靠墊圈壓平后產(chǎn)生的彈性反力及斜口摩擦防止緊固件松動,由于彈力不均,不十分可靠。在沖擊振動的工作條件下其防松效果較差,多用于不甚重要的連接。高強(qiáng)度鋼制造的墊圈可防止鋼表面被螺栓頭和螺帽壓陷或摩傷。(3)選用的大六角螺栓應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓》GB1228-2006。考慮到承載能力與摩擦力有關(guān),在選則六角螺栓時應(yīng)選用大六角頭螺栓和大六角螺母。舉個例子,規(guī)格為M24的高強(qiáng)度螺栓頭為大六角、普通六角和內(nèi)六角的承載面積分別為925mm2、591mm2和420.77mm2,顯然應(yīng)選則承載面積大的大六角頭為宜。(4)已經(jīng)使用過拆下的高強(qiáng)度螺栓和螺母不可再使用。(5)應(yīng)有制造商提供的高強(qiáng)度螺栓連接副的扭矩系數(shù)。(6)螺栓長度要足夠,擰緊后,螺栓頭應(yīng)露出螺母端面長度的2-3扣螺紋為宜。3.3螺栓固定參數(shù)在安裝監(jiān)檢時經(jīng)常發(fā)現(xiàn)安裝單位在橋(門)式起重機(jī)安裝過程中隨意擰緊高強(qiáng)度螺栓,而沒有使用力矩扳手,常常出現(xiàn)螺栓被擰斷的過擰現(xiàn)象或是載荷試驗(yàn)時結(jié)合面出現(xiàn)滑移的未擰緊現(xiàn)象。因此,高強(qiáng)度螺栓的擰緊力矩值非常重要,在安裝前必須合理確定其參數(shù),選用相適應(yīng)的力矩扳手,以保證最終的安裝質(zhì)量,確保設(shè)備使用安全。其計(jì)算公式為:終擰扭矩值=扭矩系數(shù)×施工預(yù)拉力值標(biāo)準(zhǔn)值×螺栓公稱直徑,即式中:Tc—終擰扭矩值(N·m);Pc—施工預(yù)拉力值標(biāo)準(zhǔn)值(kN),見表3;D—螺栓公稱直徑(mm);K—扭矩系數(shù)的平均值,一般可從螺栓制造商提供的產(chǎn)品質(zhì)量證明書中查到。表3橋(門)式起重機(jī)常用8.8級高強(qiáng)度3.4嚴(yán)格檢測加工工藝(1)連接高強(qiáng)度螺栓時,不得在雨中作業(yè)。(2)安裝高強(qiáng)度螺栓時嚴(yán)禁強(qiáng)行穿入螺栓孔,如不能自由穿入時,該孔應(yīng)用絞刀進(jìn)行修整,修整后的最大孔徑應(yīng)小于1.2倍螺栓直徑。強(qiáng)行穿過螺栓會損傷絲扣,改變高強(qiáng)度螺栓連接副的扭矩系數(shù),甚至連螺母都擰不上,因此強(qiáng)調(diào)自由穿入螺栓孔。(3)嚴(yán)禁氣割擴(kuò)孔,我們在安裝監(jiān)檢時需要特別監(jiān)督。氣割擴(kuò)孔很不規(guī)則,既削弱了構(gòu)件的有效載面,減少了壓力傳力面積,還會使擴(kuò)孔鋼材缺陷,故規(guī)定不得氣割擴(kuò)孔。(4)螺栓連接副組裝時,每個高強(qiáng)度螺栓需配用兩個高強(qiáng)度墊圈,以防止鋼板表面被螺栓頭和螺母壓陷或磨傷,螺母帶圓臺面一側(cè)應(yīng)朝向墊圈有倒角的一側(cè)。螺栓頭下墊圈有倒角的一側(cè)應(yīng)朝向螺栓頭,不可使用彈簧墊圈。(5)螺栓擰緊時,必須在螺母上施加扭矩,當(dāng)空間受限制時,才允許擰螺栓頭。(6)監(jiān)檢時應(yīng)注意高強(qiáng)度螺栓擰緊分初擰、終擰兩步且應(yīng)在同一天完成。初擰緊固至螺栓標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力的60～80%,終擰緊固至螺栓標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力。使用扭矩扳手在扭矩達(dá)到規(guī)定值時發(fā)出響聲或自動停機(jī),以保證各螺栓中的預(yù)緊力達(dá)到規(guī)定數(shù)值,避免超拉和欠拉。同時為防止漏擰,對初擰或終擰后的螺栓,應(yīng)用不同的顏色涂上標(biāo)記。最后我們在安裝監(jiān)檢時應(yīng)用力矩板手