超級螺栓在WK－12C挖掘機上的應用

楊 哲，蘇運動

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

隨著露天開采礦業的不斷發展，我公司生產的大型礦用挖掘機已成為國內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場安裝過程中的一個難題。螺栓緊固的目的是產生大于載荷的、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，而且經常出現螺紋咬死（金屬粘連）現象［1］。超級螺栓的出現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的螺母和螺栓。這些裝置可以旋合于一個新的或者現有的螺栓、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繞主螺紋一圈的頂推螺釘來實現。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

超級螺栓的優勢有以下幾點：

1）只需要簡單工具：使用標準扭矩扳手可產生比任何傳統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，并且節省了大量的生產制造成本，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%的規定扭矩擰緊這四條頂推螺栓；按圓周方向使用100%的規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，會發現第一個松動的螺栓又呈現鎖緊狀態，不過此時的負載已經降低；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.