楊 哲，蘇運動

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

隨著露天開采礦業(yè)的不斷發(fā)展，我公司生產(chǎn)的大型礦用挖掘機已成為國內(nèi)各大露天礦山最主要的采掘設備。WK－12C挖掘機是WK－10系列挖掘機的最新機型，至今已有40余臺設備在各大礦山承擔挖掘任務，是礦石開采的中堅力量。

大型礦用挖掘機上的大直徑螺栓的預緊是現(xiàn)場安裝過程中的一個難題。螺栓緊固的目的是產(chǎn)生大于載荷的、精確的、可持久的預緊力。只要預緊力大于載荷，螺栓連接就不會出現(xiàn)問題，但預緊力過大，也會導致連接件即螺栓本體損壞。要實現(xiàn)精確的預緊力，特別是對于大直徑螺栓緊固具有一定難度。一般來說，要想緊固好直徑大于1英寸的螺栓需要使用力矩放大器。傳統(tǒng)的緊固方法包括錘擊、加熱、液壓扳手、液壓拉伸器等。這些方法不但精度差、耗費時間、設備昂貴、存在安全隱患，而且經(jīng)常出現(xiàn)螺紋咬死（金屬粘連）現(xiàn)象［1］。超級螺栓的出現(xiàn)給大直徑螺栓的預緊提供了很好的解決方案。

1 超級螺栓簡介

超級螺栓全名為超級螺栓多頂推張緊器，其被設計來直接取代傳統(tǒng)的螺母和螺栓。這些裝置可以旋合于一個新的或者現(xiàn)有的螺栓、螺柱、螺桿或者軸上。主螺紋用于安置張緊器在螺栓或者螺柱上，并靠在硬化墊圈及承載面上。一旦安置到位，螺栓或者螺柱的實際的張緊通過簡單的手動工具來擰緊環(huán)繞主螺紋一圈的頂推螺釘來實現(xiàn)。頂推螺釘均勻地傳遞預緊力到主螺紋上，從而也傳遞到連接件上。主螺紋被純張力鎖緊。

超級螺栓有兩種形式：一種是螺母上帶一圈預緊螺栓（又叫超級螺母），如圖1；另一種是螺栓自身帶一圈預緊螺栓的形式，如圖2，兩者一般都有硬墊圈。這種螺栓要求達到600kN 的最終預緊力［2］。

圖1 螺母上帶一圈預緊螺栓

圖2 螺栓自身帶一圈預緊螺栓

超級螺栓的優(yōu)勢有以下幾點：

1）只需要簡單工具：使用標準扭矩扳手可產(chǎn)生比任何傳統(tǒng)緊固方法高的螺栓張緊力。

2）緊固牢靠：只要扭矩正確，即使在振動、脈沖或往復式設備上，多級頂推預緊螺栓絕不會出現(xiàn)松動，大大降低了由于螺栓松動造成的停機時間。

3）純張力緊固：由于采用純張力緊固，避免了亂扣及螺紋鎖死，不用再為摘取鎖死螺栓而煩惱。

4）避免螺栓斷裂：當頂推螺栓緊固后，螺母本體產(chǎn)生微量變形，將集中在前幾道螺紋上的應力釋放。精確的負載控制及釋放應力的特性，避免了螺桿的斷裂。

5）經(jīng)濟適用：頂推螺栓只是簡單的機械部件，相對其他緊固方法要經(jīng)濟得多，并可重復使用。

2 提升機構軸承座固定

提升機構中軸承座原來的固定方式見圖3。軸承上蓋9的緊固步驟如下：首先必須用撬棍將圓花螺母5 用人力扳緊，再裝入楔子1、楔子2和楔子螺栓3，最后使用專用的死板手扳動楔子螺栓來將大雙頭螺栓6預緊，從而最終將軸承上蓋9壓緊在提升機構底座上。

其中的楔子、球面墊等零件繁多，生產(chǎn)制造成本比較高，且大雙頭螺栓的預緊過程比較復雜。為了將大雙頭螺栓預緊，楔子螺栓3的預緊力矩為1 416N·m，力矩比較大，需要使用專用死扳手來擰緊。

3 超級螺栓在提升機構的應用

將超級螺栓應用在提升機構軸承座上，只需要將序號5的圓花螺母替換成超級螺母，并將大雙頭螺栓6的長度做適當更改即可，見圖4。超級螺栓5的每個頂推螺栓的預緊力矩只需315N·m，即可滿足大雙頭螺栓的預緊力矩要求。

圖3 提升機構軸承座固定

圖4 超級螺栓在提升機構的應用

采用超級螺母以后，省去了楔子1、楔子2、楔子螺栓3、小梁4、球面墊7、錐面墊圈8這些零件，結構非常簡單，并且節(jié)省了大量的生產(chǎn)制造成本，同時也給用戶后期的使用維護帶來了極大的便利。

4 超級螺栓的安裝與拆卸（見圖5）

圖5 超級螺栓的安裝與拆卸示意圖

4.1 超級螺母的安裝

1）緊固前。確定每個頂推螺栓的規(guī)定扭矩；如果使用氣動扳手，則氣動工具的輸出扭距為頂推螺栓的規(guī)定扭矩的100%～110%；將所有安裝超級螺母的螺栓桿及螺紋孔清理干凈，保證沒有污物和碎屑。

2）準備工作。確認頂推螺栓使用了JL－G 潤滑劑潤滑；確認頂推螺栓未突出螺母底部；潤滑主螺紋；將墊片安裝在螺栓上；用JL－G 潤滑劑潤滑墊片表面或頂推螺栓頂端。

3）緊固次序。用手將超級螺母擰在主螺栓上直至底部接觸到墊片，然后向后擰一點，預留1.4～1.5 mm 間隙，以備拆卸時加油潤滑；用50%的規(guī)定扭矩交叉擰緊1點、2點、3點和4點上的頂推螺栓；用100%的規(guī)定扭矩擰緊這四條頂推螺栓；按圓周方向使用100%的規(guī)定扭矩擰緊所有頂推螺栓；復第4步，將所有頂推螺栓的緊固程度達到一致。（余留轉(zhuǎn)動角度應小于10°），一般情況下重復第4步2～4次即可完成。

4.2 超級螺母的拆卸

拆卸超級螺栓要求嚴格遵守操作程序，頂推螺栓必須逐步卸載。如果部分頂推螺栓提前全部卸載，其余頂推螺栓將承受全部負載將導致很難拆卸。如情況嚴重可導致個別頂推螺栓變形無法拆卸。

1）準備工作。拆卸前涂上滲透油，特別是在腐蝕環(huán)境下使用的螺栓。

2）拆卸步驟。按圓周方向依次將每個頂推螺栓放松1／8圈，當松完第1圈后，會發(fā)現(xiàn)第一個松動的螺栓又呈現(xiàn)鎖緊狀態(tài)，不過此時的負載已經(jīng)降低；重復第1步，但每個頂推螺栓可放松1／4圈；重復第2步（通常第3步或第4步，就可使用氣動扳手將頂推螺栓逐個取出。如頂推螺栓較長，可能需要多次重復第3步。）；取出頂推螺栓，清理后使用JL－G潤滑劑潤滑，準備下次再用。

超級螺栓的日常維護，要求定期用力矩扳手檢查預緊力是否為規(guī)定值。當遇到檢修或必須拆卸時要嚴格按照拆卸步驟進行。拆卸后將各旋合部分潤滑，將螺母墊圈更換或當其變形量＜0.01mm時，可將其翻過來用［3］。

5 結語

對于大尺寸螺栓，超級螺栓提供了簡單和性價比高的擰緊方法，無需專業(yè)技術或者沉重的工具。超級螺栓在WK－12C 挖掘機提升機構上的使用，極大地方便了現(xiàn)場的安裝與維護。

［1］戴放.超級螺栓及其特點［J］.設備管理與維修，2009（8）：33－34.

［2］張艷芳，倫小波，強向紅.超級螺栓的應用［J］.甘肅冶金，2013（4）：121－122.

［3］安京，李海燕.超級螺栓的使用與維護［J］.設備管理與維修，2004（10）：39.