正确认识螺栓连接 搞好设备维护管理

摘 要：螺栓的松动主要是螺栓杆的弹性变形变成了塑性变形，其次才是振动造成螺栓松动。但好多设备维护人员认识不到这一点，使设备维护不到位而酿成事故，造成设备损坏、财产损失。

关键词：螺栓连接;设备维护;预紧力;弹性变形;塑性变形

据报道，著名的二滩水电站，国内组装的6台发动机中的4台机组因螺栓拧得不紧而出了故障，损失高达上亿元，其中2号机组投产运行仅80多天就出了问题。检查发现，固定在2号机组止漏环上的124个螺栓，有66个丢失，35个断裂，破损率达81.45%。经鉴定，不是国产零部件比进口的差，而是生产厂家管理不到位，发电机组中的螺栓断裂、丢失，导致故障。

诸如此类因螺栓断裂、丢失、预紧不到位而导致的设备事故及故障很多很多。螺栓连接是设备组成的重要部分，也是关键部分。其存在状态，不仅影响设备工作状况，更影响设备寿命。所以设备的完好标准，或是设备的使用说明书都对其有详细的技术要求。

在平时工作或生活中，我们无论从事什么工作，干什么活，只有在认识、懂得原理细节的情况下，才能变被动为主动，自觉地、更好地进行设备的操作、维护或检修。螺栓松动，是常见的问题，但它将导致设备精度降低、性能变差，运转出现振动，磨损加剧，寿命减少，甚至造成大的、灾难性的事故。

在二十多年职工的培训教学工作中发现，对于螺栓松动的原因，90%以上的人认为是设备运转振动产生的，其实这只是一个次要原因。用一个简单的事例就可以说明：新安装的设备，放一个晚上（并没有运转振动），第二天用同样的力矩再拧螺母，还可拧动。

其实螺栓松动的原因，是螺母拧紧后螺栓杆受拉力，在这个拉力下，螺栓杆产生的塑性变形。螺母拧紧后，螺栓杆长度一定。这个长度由原始长度和弹性伸长量组成，螺母拧紧量跟弹性伸长量成正比。随着时间的延长，越来越多地弹性伸长量成了塑性伸长量，即弹性伸长量越来越少，螺栓也就越来越松。这可以通过下面简单的生活事例说明：

我们在木板上钉五组等距离的钉子，然后把五个皮筋拉长后挂在五组钉子上。在随后的五天依次取下（即一天取一组）。我们会发现取下的皮筋一个比上一个长，而且一个比上一个用力小，即松弛。这也就是皮筋的弹性变形量越来越多的变成了塑性变形量，即弹性变形量越来越少。

金属和皮筋一样是弹性体，也包括我们的带传动，受力伸长的弹性变形量，随着时间的延长，越来越多的变成塑性变形，即弹性变形量越来越少，实体受力也就越来越小。需要紧固或张紧，就得通过施力来增加弹性变形量。随着时间的进一步延长，弹性变形变成塑性变形的速度越来越缓慢。这就是螺栓连接及三角带传动，新安装的要求第一周内每天必须紧固或张紧，以后每周进行两次或三次就可以了（不同的设备，具体紧固或张紧周期略有不同）。

螺栓使用时间越长，其弹性越差，紧固性能也越差。这也就是采煤机机身连接的高强度连接螺栓（也叫液压螺栓，其实是用液压张紧的）当预紧力达到200MPa时，就该更换了的缘故。

螺栓安装在设备中，一般都要求与之配合的零件受到一定的压力，这叫作螺栓的预紧。螺栓预紧的要求，一般以螺母的拧紧力矩来衡量，还有用螺栓杆的伸长量或扭转角来衡量的。螺栓预紧了，螺栓杆受的是拉力;螺栓没有预紧，主受力零件传力到螺栓杆，另一段螺栓杆再传力到从动件。螺栓杆受剪切力（另不预紧还有振动磨损）。材料的许用剪切应力比许用抗拉强度小，因而螺栓杆易被剪断。

预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明：准确地预紧力对连接的可靠性和被连接件的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。但物极必反，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。

不同的设备或同一设备的不同部位对螺栓的预紧力的要求是不同的，一般以零件受力大小来确定。摩擦联轴器则通过预紧力限定传递力矩，进行机械安全保护。例如：AM-50掘进机截割机构摩擦联轴器，第一次安装预紧力矩为80Nm，打滑后第二次安装预紧力矩为100Nm，第三、四次依次为120Nm、145Nm。第四次打滑后就该更换摩擦垫了。

螺栓的预紧力要通过扭矩扳手来确定，扭矩扳手有指针式和棘轮式两种。螺栓预紧力的检测可采用电阻应变计测量应力的方法，能准确的测量螺栓的预紧力的大小，可以精确到公斤。尤其更适合大型压力容器气密试验前的螺栓预紧力检测。由于对预紧力大小的要求不同，所以螺栓的材质也不同，一般用中、低碳素结构钢，好一点的如掘进机用20Cr优质合金钢。

由于螺栓受力伸长，直径变细，承载性能变差。所以不同设备螺栓更换标准不同（查相关标准），奥钢联生产的ABM-20掘锚一体机，要求更换零件拆下来的螺栓就不能再用了，必须换新的。

螺栓的性能等级（螺栓头部凸起的数字），是螺栓承受负荷的质量等级，用数字表示。例如4.8，它的含义是：4×100=400表示螺栓材料的抗拉强度是400MPa，4×0.8×100=320表示螺栓材料的屈服强度是320MPa。一般设备连接零件的预紧力只要不超过螺栓材料的抗拉强度就可以。但压力容器用螺栓的预紧力绝不能超过材料的屈服强度。因为在屈服载荷（力）螺栓材料发生屈服现象，螺栓杆变长，预紧力变小，会造成压力容器泄漏。

成组螺栓连接的预紧，预紧过程应是：对角交叉，多遍拧紧。否则，可能因连接件受力不均（有大的局部内应力）而失效，造成事故。

经过以上分析，正确认识螺栓连接，才是搞好设备维护的关键。