探讨采矿机械紧固件振动松脱及预防

摘要：螺母在机械设备紧固零部件中发挥着极其重要的作用，如果螺母发生松动将导致其设备出现各种故障，带来重要的损失。本文以采矿机为实例，详细分析了采矿机各部件之间振动松动的原因，以及由部衔接紧固件振动松脱所产生的严重后果，并进一步对比国内外一些有效的防护措施，提出了几种有效的承受较大变载荷及振动的坚固件防松动方法，以此对于实际采矿机械紧固件安全运行提供了指导建议。

关键词：采矿工业；紧固件振动松动；防松对策

螺母是机械的部件间的重要衔接工具，任何一种机械的螺纹衔接，在螺母松动后都会产生从而造成部件的各种损失，造成机械无法正常有效的工作。尤其是对于采矿机这种机械设备而言，由于采矿机在实际工作中要承受很大的变动荷载和振动，螺纹松动会对其正常的工作和使用寿命造成严重的危害，由此可见螺纹的紧固连接问题特别的重要。本文针对问题的突出性，以采矿机为实例，对紧固件松动脱落的原因进行了详细的剖析，并进一步结合国外的一些有效防护措施，提出了集中有效预防紧固件松脱的方法。为今后在采矿机械紧固件的振动松脱的原因分析以及措施的采取提供相应的参考依据。

1 紧固件松脱的原因分析

1.1 方法的选取和应用不可靠

解决紧固件松脱问题的关键在于预防，目前在实际应用中多采用以下几种方法：为螺母加上

弹簧垫圈、镶嵌尼龙防松螺母、对顶螺母进行锁紧处理等，但实际工作的检验发现这几种方法都或多或少的存在缺陷，其应用效果明显的不足，无法达到预定的使用效果。

1.2 预紧力不足

依据科技进步，屈服点拧紧法是在螺栓连接设计中的最新观念和理论，即对于螺栓预紧力的处理要求螺栓预紧力与螺栓所用材料的屈服强度相同或接近。但在实际工作应用中，由于受到工作环境，技术应用，设备的使用等各种因素的影响，在井下安装螺栓达不到预期安装要求，从而造成螺栓预紧力不足的现象发生。

1.3 设计安装过程中拧紧扭矩没有实现标准化、缺少弹性设计

对于国内自主研发生产的采矿机械而言，其安装过程中拧紧扭矩缺乏标准化的要求，甚至没有任何的要求，这一现象的存在对于采用大直径螺栓的振动部位而言，在操作过程中往往产生预紧力不足，螺母松脱现象的发生。缺乏弹性设计主要是在螺栓的设计过程中，其弹性伸长力不足，与其直径偏粗、长度偏短等原因的相互影响下产生螺母松动的现象。

1.4 支撑面压缩

对于采矿机而言，其电机、传动部件外壳以及托架的材质与螺栓螺母具有明显的差异性，采矿机机壳连接接合面的强度相比于螺栓接面要低。螺杆的预紧力受到振动与机壳塑性变形的影响。采矿机的各个接触面非常粗糙，在安装过程中若存留有杂物，会造成严重的局部塑性变形，从而导致应力下降，螺母松动的现象发生。

2 紧固件松脱造成的影响

2.1 底板架的强度和刚度严重受挫

由于工作面的底板和底托架之间的距离很短的原因，造成长套筒扳手无法使用，从而造成紧固件上的预紧力不足，最终导致底托架上的螺栓松脱。在采矿机实际工作过程中，当底托架松动引起的刚度消失，会造成两端的截面跳动，螺母松脱的发生，从而造成部件之间的螺母松脱或者螺栓断裂等严重事故的发生。

2.2 螺栓寿命减短

螺栓的使用寿命对于采矿机的工作使用寿命具有非常重要的影响，若在采矿机工作过程中发生螺栓松动，部件结合面之间就会发生缝隙，从而导致螺栓的受力不均衡或发生变化，最终导致螺栓使用寿命减短。

2.3 密封件漏油

在采矿机的各组成部件中，电动机、传动装置以及截割部相互连接，在其发生震动的情况下作业，会造成螺栓上的螺母松动，部件之间的衔接受损产生缝隙，齿轮联轴器的中心被迫发展一定程度的位移，从而高速密封发生变形，最终导致密封件漏油。

2.4 传动部件荷载增大

在采矿机开始工作时，牵引机固定箱、截割部以及电动机之间的螺母发生松动后，会造成齿轮联轴器中心发生被动位移，以及齿轮联轴器齿面的受力不均，最终导致齿面上的摩擦增大，从而造成齿轮联轴器在冲击载荷的作用下损坏。

2.5 机壳螺纹脱扣

在采矿机的零部件配置中，机壳内的螺纹强度相比于螺栓要小，内螺纹在连接螺纹松动后会出现脱扣的现象，从而导致各部件之间的负荷增加，最终影响传送装置的使用寿命减少。

3 应对紧固硬件松脱的对策分析

3.1 确保拧紧力矩的大小

针对国内研发、设计和生产的采矿机械，对于机械所要求的拧紧扭矩缺乏统一的行业标准，甚至没有做出任何明确的要求。因此采矿机械在运行使用过程中，振动部位的大直径螺栓往往会因工作人员的操作而出现预紧力不足，螺母松动的现状，同时，预紧力过紧也会导致部件的联接失败。因此，为了保障各部件之间的连接可靠安全，设计人员需要对螺母要求的拧紧力矩进行准确的分析，选择合适的螺纹和螺栓，同时操作人员需要掌握正确的操作程序，利用力矩扳手对螺母进行拧紧，同时通过力矩扳手顺螺母拧紧方向对螺栓预紧力矩进行检测，确保拧紧力矩的正确，以此延长机械的使用寿命。

3.2 适当增加螺栓连接过程中的弹性伸长量

对于采矿机械而言，其螺栓长度受到机壳间连接的对接面连接板的厚度的影响，因其厚度有限，导致螺栓的长度不能过长，由此在实际设计、安装过程中可以将两个长套筒放置于连接板两端的螺栓中间，以此增加螺栓的长度。为达到在不影响螺杆强度的前提下，减小螺栓的截面积，以此增加螺纹坚固件的弹性伸长量的目的，一般讲螺纹底经作为螺栓中断的直径，这样可以一定程度上防止紧固件松脱的发生。

3.3 采用新型螺母以及防松垫圈

采矿机实际工作中会产生较大的振动，而一般的防松垫圈无法满足振动环境下的防松要求，防松效果不佳。为有效解决这一问题的存在，可以采用锯齿形防松垫圈和螺母，这一新型零部件在实际应用中取得了较好效果，有效应对了采矿机在工作情况下振动的环境。

3.4 在螺纹牙表面适当涂抹黏结剂

美国对于黏结剂的生产、类别、用途等都具有较为完善的要求和细则出台，这对于保障黏结剂的效果，提高黏结剂的针对性具有重要的意义。对于在螺纹牙表面涂抹黏结剂而言会提供最小的有效力矩，而不会使其低于存在的拆卸力矩，为解决国内黏结剂达不到技术要求，无法满足正常使用效果的问题，我们可以借鉴国外经验和技术，其中黏结剂分为干式和液式两种，针对尺寸不同而有所区别选择，对于尺寸较大的操作，一般选用干式防松黏结剂的效果较好。

4 结语

通过本文的分析我们可以知道，对于采矿机而言，紧固件的振动松脱问题是影响其工作效率、安全以及机械使用寿命等的主要问题之，本文着重分析了在实际工作中，引起采矿机产生紧固件振动松脱问题产生的原因，如预紧力不足、支撑面压缩以及设计安装过程中拧紧扭矩没有实现标准化、缺少弹性设计等原因的存在，同时进一步分析了采矿机械发生紧固件振动松脱后造成的影响，如底板架的强度和刚度严重受挫、密封件漏油、传动部件荷载增大、机壳螺纹脱扣以及使用寿命缩短等后果的出现。针对紧固件松脱这一工程常见问题，本文以采矿机为实例详细介绍了几种有效的防止紧固件振动松脱的方法，如确保拧紧力矩、增加伸长量、涂抹黏结剂等措施，在实际工程应用中，以上几种方法得到了有效的应用，取得了良好的效果，通过本文结合实际情况的分析可以看出，本文提出的几种有效防止采矿机械紧固件振动松脱方法可以直接应用于大型采矿设备中，

参看文献：

[1]褚中庭.采矿机械紧固件的松动及防松新方法[J].矿山机械，1994，10.

[2]吴肇峰，王斌武，苏庆勇.联接振动机械螺栓的选材与强化[J].林业机械与木工设备，2OO4，（1）

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