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接螺栓松动的危害、原因及预防
2012/8/23 16:17:19

标准节是依靠高强度螺栓来连接固定的。安装标准节过程中最重要的,就是螺栓必须拧紧。这是因为:标准节之间的水平力要靠螺栓预紧力使结合面产生的摩擦力来承受。从理论上讲,螺栓只有拉力,而不能抵抗剪力。如果螺栓未拧紧,则容易松动。此时,螺栓既受拉又受剪,交替冲击,受力恶化,很容易产生断裂,这是高强度螺栓最常见的破坏形式,也是塔机常见的事故形式之一。因此,安装标准节时,必须按使用说明书的要求予以拧紧。为防止松动,使用过程中还要定期进行加固

  塔身起着支承上部工作部件的作用,主要承受顶部工作部件传来的轴向压力、水平力、弯矩和扭矩,是由一节一节的标准节在工地现场靠塔机自身的顶升装置加节安装达到所需工作高度。塔身标准节连接螺栓是不允许出现松动的,螺栓松动的危害极其严重。《塔式起重机安全规程》(GB5144-2006)第4.2.2.4条明文规定:“采用高强螺栓连接时,其连接表面应清除灰尘、油漆、油迹和锈蚀。应使用力矩扳手或专用扳手,按使用说明书要求拧紧。”螺栓松动后,当弯矩在该螺栓方位的标准节主肢中产生拉力时,将使两标准节接触面产生间隙。对独立高度为30米的塔机,在下部第二、三节标准节连接处产生0.1mm的间隙,在吊臂根部处的水平位移将增大2mm,如果多个接触面产生间隙,则塔身变形急剧增加,对塔身受力更为不利,甚至酿成倒塔事故。螺栓松动后,在塔机上部荷载的作用下,本应固接在一起的两个标准节的接触面必将产生轴向往复移动。原本无冲击载荷的的螺栓连接结构间产生冲击载荷,螺栓及连接结构中的荷载效应大幅度升高,极易导致螺栓及连接结构的破损,甚至塔身折断。由此可见,对标准节连接螺栓松动未及时发现或置之不管,是多么地危险!

  究竟是什么原因导致塔机标准节螺栓松动呢?我们先来分析塔身的受力特点,塔身受力可简化为:垂直于水平面的弯矩M、在水平面的扭矩T、轴向压力N、水平力F,其中M、T对螺栓松动影响较大。当吊臂吊起重物时,M为正值,放下重物后M为负值。回转启动时产生的T为正值,回转制动时产生的T为负值。在正常工作时,塔机频繁的吊起重物和放下重物,回转机构反反复复地启动和制动,使塔身承受正负交替频繁变化的弯矩和扭矩,导致标准节连接螺栓受力在反复不断的变化,这是螺栓松动的根本原 因 应该引起我们警惕的是为什么塔身标准节和回转下支座之间的螺栓也容易松动?一种可能是由于机械运动,该螺栓防松不好而引起松动;还有一种可能是人的因素,疏忽而没有拧紧。螺栓防松不好往往是由于螺栓的制造精度不高、防松设计缺陷而造成的;也或许螺栓多次装拆,螺纹牙滑扣而发生。

  塔机的工作特点决定了标准节连接螺栓受力特点,这是不可克服的。为此,各塔机厂家对标准节连接螺栓都采用高强度螺栓。有关塔机的规范和各塔机厂家的使用说明书都对这种螺栓连接的安装提出了要求,要求在安装时施加预紧力,对不同规格的连接螺栓给出了不同的预紧力值。像中联塔机大量试验、生产和使用经验表明,经验丰富的工人可使用人工方式,否则以力矩扳手为宜。各种力矩扳手优缺点比较:机械式便宜、耐用,使用方便,但工人劳动强度大;液压式省力,但价格贵,笨重,麻烦。各单位可根据自身条件选配合适的拧紧工具。而目前的镇江地区,安装塔机时几乎全是凭操作工人经验来拧紧螺栓,很多操作工人连规定的预紧力和理论预紧扭矩的概念都没有,更谈不上用扭矩来控制螺栓预紧力了。还有,拧紧标准节连接螺栓是在高空作业,操作条件不好,要想将实际预紧扭矩施加到规定值时,工人劳动强度将大大增加,要想直接靠人力将预紧扭矩拧到符合要求不易做到。

  由此可见,实际安装的塔机的螺栓预紧力几乎达不到规定的预紧力要求,这是螺栓松动的重要原因。还有,塔机顶升加节时,吊臂侧的标准节连接接触面受拉,平衡臂侧的标准节连接接触面受压,在相同拧紧扭矩作用下,此时两侧螺栓中的预紧力相等。当塔机旋转,吊臂方向变化后,塔身标准节接触面受压受拉情况改变,螺栓中的受力变化很大,特别是将吊臂转到与顶升加节时相反的方向,原吊臂侧的标准节连接接触面由受拉变成受压,其螺栓所受的拉力大大减少,特别当原预紧力比正确值少的太多时,将有可能没有预紧力了,这是螺栓松动的另一重要原因。还有些单位,对塔机管理及其松散,原本配有双螺帽(一只厚的受力螺帽,一只薄的放松螺帽)的螺栓,在安装时只装一只螺帽,螺栓连接原有的防松措施没有了,又在交替变化频繁的荷载作用下工作,很容易松动。还有对塔机班组的管理不到位,操作工人疏于对螺栓的检查、紧固,一旦有螺栓松动,没有及时发现紧固,使其它螺栓受力状况恶化,引起较多数量的螺栓松动 针对以上螺栓松动的原因分析,提出以下一些预防措施 经常性的检查、紧固标准节螺栓。根据经验,初装塔机应运行2个台班后,即对全部连接螺栓的紧固情况进行一次检查,以后至少半个月左右检查一次,升塔后更应对上述部位螺栓的重点检查,如发现有松动现象,及时紧固。 采用合理的方法紧固标准节螺栓。常旋转吊臂依次对塔身受压侧的螺栓紧固。日常使用中的检查紧固,在塔机空载状态下,将小车走到臂根处,由下而上的检查、紧固平衡臂侧的螺栓,这侧紧完后,将吊臂旋转180度,再由上而下地检查、紧固另一侧的螺栓,直至全部检查、紧固完成。每次顶升加节完成后,按上述步骤将本次新加装的标准节螺栓检查、紧固一遍 塔机安装时,加强安全技术交底工作,一定要向安装人员讲明标准节连接螺栓预紧力不够的危害,塔机工作中,当同一连接处的一组连接副预紧力相差过大时,各连接副的螺栓所承受的轴向力就相差很大,预紧力大的螺栓长期处于重载荷下,容易产生疲劳断裂,在实际检测中也发现过八颗螺栓中一颗断裂,就属于此现象。注意安装中预紧力矩的一致,而现场作业时,由于工人力量不同,极可能四个立柱螺栓的预紧力矩不同,使用力矩扳手能较好地进行控制,退一步说,也应由有经验的带班师傅一并检查调整紧固。 塔机转场时,应对所有的塔身连接螺栓进行详细的检查、除锈、润滑,发现裂纹、磨损、严重锈蚀、整体或局部塑性变形等异常必须更换。建议再次使用一般不得超过二次,以免产生疲劳损伤。这个要求,现有塔机可能多数没有达到。如发现短缺、缺少时,不宜自行加工制作,因建筑单位对高强度螺栓的加工质量、材质不易控制,宜向原塔机生产厂购买为好,高强度螺栓应有厂家标记、等级标记。 施工单位的设备管理部门在对塔机进行检查时,必须有人上机认真仔细地检查,对检查出的问题及时向塔机产权单位(或维修单位)通报情况,及时整改隐患。塔机连接部位的螺栓紧固,是一件说起来容易,实际操作起来不易做好的事情,但其又对塔机的安全使用关系极大。希望广大塔机生产厂家及配套厂家、建筑机械研究单位,增强对这方面的认识,研究出好的方法和工具,各施工单位加强过程管理,确保塔机的安全使用。