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防脫落變牙型防松螺母研究開發應用

作者:admin來源:本網 日期:2017-7-5 9:24:40 人氣: 標簽:

  -),男,河北景縣人,工程師,從事機電設備管理工作。

  隨著綜采設備向重型化大功率方面發展,對緊固件的要求也越來越高,特別是刮板輸送機的刮板螺母防松技術,原來的彈簧墊和尼龍防松已不能適應大型設備生產的需要,由于刮板螺母松而造成的掉刮板、斷大鏈事故經常發生,僅此每個工作面每年造成的事故占到事故率的30%左右,平均每月影響生產在48h以上,急需一種新產品來替代傳統的防松緊固件,以適應大型篼效礦井生產的需要,在這種情況下司馬煤礦機電部與寧波翔翔大型緊固件有限公司共同研制開發了防脫落變牙型防松螺母,并成功應用于司馬礦1101綜采工作面。

  1科研內容1.1標準螺紋緊固件的工作狀況緊固件產品是一種通用性很強,且在全世界范圍內可互換的零部件,起到組合緊固連接的作用。

  普通標準螺紋緊固件在施擰力矩較小時,其鎖緊力主要集中在第一牙的螺紋面上,螺栓的隨后各牙螺紋在螺母中幾乎都處在“浮游”狀態,當施擰力矩較大時,第一牙螺紋產生彎曲和剪切變形,才使第二牙的螺紋面承受應力,并產生鎖緊力。其它各牙螺紋仍處在“浮游”狀態。如再施擰更大的力矩,普通標準螺母第一、第二螺紋面上報承受的應力一般都在其總負荷的80%以上,其后各牙螺紋面上的壓緊力依次遞減,甚至為零。

  因此,普通標準螺母承受的作用力都集中在第一、第二螺紋面上,所遇到的剪切和磨損破壞是十分嚴重的,甚至產生“滑牙”現象。通過此現象的分析,說明普通標準螺紋緊固件的真正接觸面僅是螺母的第一、第二牙處,其余各牙幾乎都處在“浮游”

  狀態。如該螺紋緊固件工作在振動負荷條件下,由于存在外螺紋移動的徑向間隙,就很容易克服螺紋接觸面上的鎖緊力而產生自松轉動而松脫。這就是普通標準螺紋緊固件自行松脫的根本原因。

  為解決螺紋緊固件的松脫問題。世界許多國家的科學家,做了大量的試驗和研究,一般采用鎖片、銷釘、變形螺紋、嵌入件或用化學膠粘結法,甚至用多個螺母擰緊等措施來解決螺紋緊固件的松脫問題。實踐表明,采用上述措施,由于其無法克服的缺點,而且它的鎖緊功能只有一次有效,不能重復使用,特別是不能在高溫下或低溫環境中正常使用。

  所以在一定程度上,螺紋緊固件的松脫問題長期沒有得到滿意的解決。

  20世紀后期,國外科學家經過長期研究后發現,螺紋緊固件出現自行松脫的關鍵在于其螺紋的結構形狀。理論分析和實驗室試驗表明,要解決螺紋緊固件的松脫問題,必須重新設計螺紋的幾何形狀。經過長期的努力,美國率先推出了內螺紋具有30楔形斜坡的變牙型防松螺母,從而實現了螺紋緊固件防松技術的質的突破。

  1.2變牙型防松螺母的螺紋結構這種螺紋形狀與普通標準螺紋形狀的不同之處是在內螺紋的根部有一截成30的楔形斜坡,而螺栓上的外螺紋形狀仍保持標準的三角形。當螺母擰緊在螺栓上,或螺栓旋緊在螺母中時,外螺紋就會自動定心于內螺紋中,外螺紋的牙頂緊緊地楔入內螺紋牙根的30斜坡上,負荷均布在整個直徑的每一牙上。由于遍布其全部直徑上的外螺紋的每一牙的牙頂都被緊緊地推向楔形斜坡,排除了外螺紋徑向位移的可能。為此具有良好的防松效果,而且是全螺紋銷緊的。

  1.3變牙型防松螺母的功能及質置控制變牙型防松螺母具有與眾不同的功能。主要表現在以下幾個方面:①卓越的抗振防松能力;②系統張立新:防脫落變牙型防松螺母研究開發應用可以自由旋人旋出,特別適合于高速裝配的場合;③可重復使用,且系統擰上擰下的次數愈多,鎖緊性能愈好;④旋合長度內所有各牙受力均勻,不產生滑牙,對克服軟質材料易滑牙問題有顯著效果;⑤無需任何輔助鎖緊元件,如彈簧墊圈,止動墊圈等;⑥內外螺紋間作用力之合力方向合理,具有穩定的力學鎖緊狀態,增加了耐剪切能力,提高了螺栓及螺母的使用奉命;⑦應用環境范圍廣泛,不受溫度劇烈變化的影響。

  在國外,變牙型防松螺母已被廣泛應用于航天、航空、機械、交通、電力和橋梁、建筑鋼結構等各項領域,并取得了較好的使用效果。

  變牙型防松技術1997年被引人中國,已被汽車、機械及交通等行業采用,在經過必要的實驗檢測及現場試用,取得了良好的效果,已推廣使用,并且具有相當的市場前景。

  目前,該項技術的基礎性能軟件均被國外公司所控制。國內在這方面尚未開發必要的理論研究,尚未制定針對中國用戶使用特點的完整的技術標準,絲錐和量規也未國產化。可以說明盡管已部分使用,但在技術上還有一定的盲從性。

  綜上所述,加快變牙型防松螺母技術的研制和開發是十分必要的和非常迫切的,特別是研制開發適用于煤礦動態靜態狀態下的變牙防松螺母以適應煤礦重型大功率設備的需要顯得更為突出。

  司馬礦和寧波翔翔緊固件有限公司科研人員根據國內外的科技發展,結合我國的實際需要,經過大量調研、實驗試驗和理論分析后發現,變牙型防松螺母的技術關鍵在于如何檢驗生產出來的變牙型防松螺母是否合格。即變牙型防松螺母的量規檢驗系統。這個量規檢驗系統的真正有效功能在于能精確地檢驗評定螺紋質量所需的全部特征。在此,要檢驗的關鍵特征是30楔形斜坡,特別的就是這個30斜坡,而且這個斜坡在徑向還有一個正確的位置,以便同時適應外螺紋的最大和最小外徑。

  通過技術攻關,設計了一個三塞規系統,由一個通規和二個止規組成。通規做成全螺紋的全形。如果它“通過”,那就是告訴我們:中徑、大徑、小徑以及綜合形成的牙頂位置正確,可以允許最大公差的標準外螺紋的旋人。二個止規如能止住,那就是告訴我們:斜坡和剩下的側面的位置適合于與最小的標準外螺紋相配。完成此項工作之所以要用兩個止規,是因為我們需要知道中徑變化是否足夠窄小,這與斜坡有關;還需要知道這個斜坡是否足夠地低,以便這個斜坡與剩余尾側的交接處,能夠將有最小外徑的螺栓也能合適地頂在斜坡上。

  第16朱蜻利2至此,改變內螺紋結構設計,以解決螺紋緊固件自行松脫的技術難題得到徹底解決。目前,在完成內螺紋研究、設計、論證的基礎上,已開發成功全系列的以變牙型螺紋為基準的工具絲錐和檢測變牙型螺母質量的全套量規,具備了大批量生產規格齊全的變牙型防松螺母的能力,并制定了相應的變牙型防松螺母的企業標準,以及生產變牙型防松螺母質量控制規程和變牙型防松螺母用戶指導書。實現了小批量生產到批量生產的轉移過程。

  2中試應用國內礦用首批變牙防松螺母于2005年6月在潞安集團司馬煤礦1101綜采工作面進行井下應用試驗,M24變牙防松螺母應用于SGZ -800/800刮板輸送機和SZZ960/250橋式轉載機的刮板緊固,M30變牙防松螺母應用于SGZ830/800刮板輸送機的刮板緊固,M36變壓防松螺母應用于破碎機與轉載機的連接。經過兩個月運行,M36螺母在第一遍緊固后就表現出卓越的抗震防松性能,M24和M30刮板螺母由于緊固周期較長,正常需7~8d時間,在動態情況下,大小刮板之間振動摩擦合位后使個別螺母產生松動現象,在未能及時復緊的情況下而脫落,針對這一情況雙方技術人員通過科學論證;在變牙防松螺母上加裝了一個防脫尼龍圈,從而解決了這一技術性難題,通過在M24變牙防松螺母上的應用,使螺母的整體性能得到提高,適應了中國煤礦的實際情況,并根據設備運行情況、井下緊固環境、緊固周期等因素,開發了TL型預置扭矩扳手和加力扭矩扳手,并編制了防脫落變牙型防松螺母的使用說明等相關資料,使防脫落變牙防松螺母技術從生產、應用、管理形成了一個完整的系統工程。

  3防脫落變牙型防松螺母的應用標準及使用說明3.1環境環境溫度。不經電鍍處理的螺母:-50丈~+300弋;經電鍍處理的螺母:-50弋~+230弋。

  環境狀況。螺母不宜用于有腐蝕性的環境中。

  3.2螺紋連接副的強度匹配為保證螺紋連接副中應力達到其保證載荷或屈服載荷時,不發生螺紋脫扣,應滿足規定選取相適應的外螺紋件與之配合,見表1.表1螈紋連接副的強度匹配內螺紋性能等級相配的外螺紋件性能等級5.8級及其以下8.8級及其以下注:不推薦經熱處理的變牙型鎖緊防松螺母與性能低于8.8級的外螺紋件相配3.3螺紋連接副的精度匹配變牙型鎖緊防松螺母,其螺紋精度均為6H以上,為了正常發揮其鎖緊防松性能力,要求相配用的外螺紋件螺紋為6g或5g. 3.4安裝方向變牙型鎖緊防松螺母的螺紋是有方向性的,故在使用時務必認準方向無iVS標記的面為螺母支承面,外螺紋件必須從支承面方向擰人。否則其鎖緊能力將不及普通螺紋螺母的水平。

  3.5安裝力矩變牙型鎖緊防松螺母其鎖緊防松功能必須在承受載荷后才能顯現,故在使用時必須使螺紋連接副帶處于受力狀態,且其載荷必須是足夠的,否則將不能起鎖緊防松作用。

  表2是推薦的變牙型鎖緊防松螺母的預緊力。

  表2變牙型鎖緊防松螵母預緊力性能螺母規格等級在潤滑狀態下,應按規定的預緊力控制安裝扭矩,見表2,安裝扭矩按下式計算:m'為扭短系數由試驗確定;P為預緊力,kN;d為螺栓的螺紋規格,mm.矩,見表3.該表所列的推薦矩值是建立在理論基礎上結合應用力矩時的因素計算的結果。

  建議在使用變牙型鎖緊防松螺母時在潤滑狀態下安裝并選用推薦力矩之上限,扳手應使用精度較高的,使用便利亦能控制的力矩扳手。變牙型鎖緊防松螺母的保證載荷和推薦安裝力表3變牙型鎖緊防松螵母保證載荷及安裝力矩(在潤滑狀態下)保證載荷安裝力矩91卜保裝載荷17.2/安裝力矩保證載荷安裝力矩5卜保證載荷安裝力矩4扭矩扳手的開發及使用方法4.1扭矩扳手的開發為了適應變牙防松螺母的應用和推廣,開發了TL型預置扭矩和加力扭矩扳手,從200 4.2扭矩扳手的使用方法根據螺母的規格和安裝力矩,設定扳手的扭矩值,設定扭矩值時,將扭矩扳手自帶的六方調節鑰匙插人扳手尾端,然后旋轉,調節標尺刻度線至需要值時拉出。

  在扳手頭上裝上相應套筒,并套住緊固件,再在表面上緩慢用力,當擰緊到發出信號“嗒”的一聲(已達到預緊扭矩值)止,(下轉第70頁)蒙面,平衡桿等采用了空心鋼管,門框結構為可拆門的數量,提高民風門安全的可靠性,而且還降低了式,各大件之間均采用標準螺栓連接,同時配以定位材料費、人工費、維護費,從長遠看具有良好的經濟銷和定位梁來保證風門安裝時的可靠性和準確性。效益。

  2壓力平衡式風門的推廣應用3幾點建議針對風門的性能特點,建井期間在井下主要進回巷之間安裝使用了長治科安有限公司的壓力平衡風門,并從風門的材料構筑、施工難易程度、漏風程度、開啟力等多項指標與傳統木質風門進行了實測比較,從表1中可以看出壓力平衡風門完全能夠滿足安全要求,不僅有效地改善了通風條件,減少了風由于該風門為異向開啟,使用初期易造成車輛撞壞風門現象,因此在投入使用初期,要做好職工的培訓工作。

  要進一步完善風門前后的阻車自動保護裝置,有效阻擋跑車,以免撞壞風門。

  表1木質風門與壓力平衡風門的性能差異項目木質風門壓力平衡風門墻體厚度/mm每平方米斷面用磚/塊施工難易程度需要構筑正反向風門,較難較易開啟難易程度困難容易密封情況單面密封雙面密封漏風情況/%隔風情況反向風門隔風雙向隔風,不用設反向風門運行情況門面受迫擊較重,維護困難雙向無迫擊情況,運行平衡風門強度礦沖擊性較差耐沖擊,整體強度高關閉效果自動關閉較差自動關閉(上接第55頁)完成緊固操作。

  4.3對刮板蟈母的緊固方法首先給螺栓桿涂潤滑油,用扭矩扳手先緊固中間螺母,再緊固兩邊螺母。

  第一遍緊固完成后,再從中間螺母開始緊固第二遍。

  4.4防脫落變牙防松刮板用螺母緊固周期防脫落變牙防松刮板螺母投入使用,第一次按力矩要求緊固一遍后,設備運行第二天最遲第三天用七天時間緊固第二遍;再用七天時間緊固第三遍,使用一月后檢查螺母是否有松動現象,發現有松動的需再次緊固,以后每月檢查一次。

  5應用效果加裝了防脫落尼龍圈的M24變牙防松螺母,于2005年10月在潞安集團司馬礦1101綜采工作面的后部SGZ800/800刮板輸送機的刮板上進行了應用,此次應用完全按照標準和使用說明對螺母進行管理,首次緊固后第二天開始緊固第二遍,第八天開始緊固第三遍,M24和M30螺母各選擇100做為測試目標,每月檢查測試一次,每次用精度較高的可調扭矩扳手對螺母殘余扭矩進行測試,測試結果,見表表4防脫落變牙型防松朽母檢測情況表松動情況檢測日期MM-8安裝殘余扭矩殘余扭矩平均值10月4日11月10日12月17日1月17曰2月17日3月17日4月18日5月18日6月15日6結語防脫落變牙型防松螺母的研制成功,填補了國內煤機行業空白,縮短了國內與國外的技術差距,為我國重型總裁設備解決了動態緊固的難題,降低了事故發生率,提高了開機率,減輕了工人的勞動強度,推進了機電設備管了標準化進程,具有廣泛的應用前景。

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