淺談采礦機械緊固件松動原因及防松新方法

王進海

（山西高平科興平泉煤業有限公司，山西 高平 048400）

引言

螺紋緊固聯接是目前我國采礦機械各部件聯系的主要形式，采礦機械的作業環境大多都是在地下進行的，這就造成在安裝采礦的機械時，很多部位的空間都是比較狹小的，長套筒的扳手在狹小的空間中難以施展，這就會導致緊固部件在預緊力上的不足，而采礦機械在工作時需要切割頂板、底板和一些夾巖石層，震動力特別大，很容易使緊固件的螺母發生松動，長期以來很容易使緊固件的整個傳動裝置因為一些元部件的失效和密封產生漏油現象的發生，從而造成整個采礦機械故障的發生，影響到采礦工作的順利進行。為此，必須深刻研究采礦機械各聯接部件緊固件常見的松動原因和它們可能造成的一些后果，采取必要的措施預防它們松動。

1 煤礦機械緊固件松動的原因

1.1 螺栓預緊力不足

M30＼M36＼M42是目前采礦機械聯接緊固件主要采用的螺栓。按照ISO＼TC2技術委員會推薦的螺栓聯接的新觀點的設計理念及新理論，在進行螺栓的預緊力設計時，螺栓預緊力要接近或者達到螺栓材料中的屈服強度。螺栓在進行井下的安裝時，由于按照空間有限扭矩大的工具一般很難施展，預緊力往往太低，很容易導致螺栓的聯系螺母松動。

1.2 擰緊扭矩要求不明確

在設計和安裝螺栓時，目前國內的煤礦開采機械，一般都沒有擰緊螺栓扭矩的要求。因此，常常會由于操作工作的操作不當，對一些大直徑、大振動部位的螺栓，造成螺母松動，導致預緊力不足［1］。

1.3 支撐面松動

目前，煤礦機械聯接件的螺栓螺母一般采用的是40Gr合金鋼。采煤機底托盤、電機外殼一般是用ZG35或者是25號碳素鋼制成的，連寫螺栓的強度一般要比機殼聯接結合面的強度要高，當采煤機械在工作時，加上強烈的振動，機殼很容易被螺栓和螺母的連寫面壓陷，導致機殼變形，一旦機殼變形后很容易使螺母的預緊力也就是在螺桿上加載的軸向力下降，造成螺母松動。在將傳動部件安裝到采煤機上時，安裝的接觸面大多是比較粗糙的，一定要將油漆、鐵屑等處于安裝表面的垃圾清理干凈，若未清理干凈就直接安裝各部件，很容易產生接觸面發生局部塑性變形，從而引起預緊力松馳，發生螺母松動。

1.4 彈性設計考慮不周

在進行螺栓的設計時，設計者一般都會把螺栓長度的設計偏短，直徑在設計上偏粗，而在采煤機緊固件的設計中也缺少彈性設計。當采煤機運轉時，發生劇烈的振動，由于各個接觸面的彈性變形量設計又不足，很容易導致螺母松動。

1.5 防松方法上不理想

目前采煤機的緊固件大多采用的是加強摩擦力的放松方法。如螺母＋彈簧墊圈＋嵌裝尼龍防松方法、加裝雙螺母鎖緊等放松方法。

1）加彈簧墊圈防松法。加彈簧墊圈放松法在機械發生振動的條件下，由于接觸面小，容易使機殼發生變形，與機殼之間發生應力松動。

2）嵌裝尼龍防松法。嵌裝尼龍防松法只適用于單次使用的螺母放松上，一旦發生多次拆卸安裝后，放松尼龍會失效，防松螺母也會失效。

3）加裝雙螺母放松法。當采煤機械長期工作在振動的環境時加裝雙螺母放松法，外部的螺母首先會發生松動，導致里邊的螺母也發生松動，長期以來會導致滑絲、劃扣，防松效果也不理想。

2 緊固件松動產生的后果

2.1 底板架在強度及剛度上的不足

在底托架上由于底板架距離工作面上的底板非常近，長套筒的扳手無法使用，造成緊固件在預應力上達不到要求，使與底架中聯接的螺栓因為預應力的不足而松動。由于松動后的底托架沒有了剛度，采煤機在對煤進行切割時，會引起底托架中兩端截割部的跳動，導致截割部與底托架上的螺母產生松動，嚴重的話會引起螺母的脫扣及螺栓的斷裂［2］。

2.2 密封件的漏油

采煤機在割煤時振動很大，而采煤機電動機兩側與割煤部分、液壓牽引傳動裝置部分相互聯接，聯接處的螺母很容易在振動的作用下發生松動，導致聯接部件之間縫隙的產生，從而使齒輪聯軸器的中心發生位移，導致密封發生變形，致使漏油。

2.3 沖擊載荷的加大

在采煤機的割煤部與其電機及牽引部的固定處發生螺母松動時，它們的聯接出常常會產生縫隙，在外力沖撞載荷的作用下，常常會使齒輪聯軸器中心線發生位移，一旦齒輪聯軸器中心線發生位移會導致齒輪聯軸器的齒面受力偏大，當外力沖擊載荷過大時，不但會使齒輪齒面磨損加劇，更有甚者對齒輪的聯軸器造成損壞。

2.4 使用壽命的降低

在采煤機進行割煤作業時，由于聯接的螺栓發生松動，在外力載荷的作用下，聯接面會有很大的縫隙產生，在受力后聯接螺栓會產生變化，從而使聯接的螺栓由于拉伸的疲勞，使壽命縮短。

2.5 機殼中埋頭螺紋的脫扣

埋頭螺紋在采煤機的電動機進行牽引、截割部的聯接中使用時，因為聯接螺栓的松動，機殼上的內螺紋會小于螺栓強度的等級，導致內螺紋脫扣現象的發生，由于采煤機牽引部、截割部的接面長期發生松動，使其各大部件中的動截荷增加，降低了傳動裝置的使用壽命。

3 放松的新方法

1）在螺栓的聯接中增加彈性的伸長量。對接面的聯接板在采煤機厚度往往有限，在采煤機機殼進行聯接的時候，利用兩個長筒套對螺栓的長度進行加長，在雙頭螺栓的兩邊，利用螺紋底徑作為其中斷的直徑，在設計上對螺桿的強度不產生影響，有效地減小了螺栓截面積，加強了螺紋的緊固件彈性的伸長量，在采煤機運作發生振動時，可以起到一定的放松作用。

2）采用新型防松墊圈及螺母。在采煤機發生劇烈振動時，一般的放松墊圈，很難長期防松，有一種新型放松墊圈可供大家選擇。圖1為鋸齒形的防松墊圈的示意圖，鋸齒形的防松墊圈是由兩片鋸齒形狀墊片構成，它的墊片是由兩端線狀的鋸齒組成的，當采煤機械發生機械振動時，這種墊片不容易使螺母發生反向松動。

圖1 鋸齒形防松墊圈示意圖

下頁圖2為新型的防松偏心帶錐的雙螺母，它由兩個公母的錐形帶偏心螺母組成。在工作中處于振動的狀態時，由于其錐形鎖緊效應及預緊后偏心，防松動的效果要比嵌裝的尼龍螺母與雙螺母的鎖緊效果好［3］。

圖2 為新型防松偏心帶錐雙螺母

3）使用專業的扭矩扳手使擰緊力矩增大。專業的扭矩扳手要比一般的扭矩扳手擰緊時的扭矩值要大，建議使用專業的扭矩扳手使擰緊力矩增大，它們的對比值具體如表1所示。

表1 螺栓和螺母用扭矩扳手擰緊時的扭矩值

4 結語

通過以上分析，大致可以了解造成采煤機的各聯接部件中緊固件發生松動的原因，及發生松動后會產生的后果，希望相關工作者通過本文的學習，能夠掌握一些簡單的采礦機械緊固件的防松方法，為今后我國采礦機械的穩定可靠運行保駕護航。

［1］ 周潤分.緊固件連接設計手冊［M］.北京：國防工業出版社，1990.

［2］ 高建勇.采礦機械緊固件振動松脫原因及解決對策分析［J］.內蒙古煤炭經濟，2013（6）：50－51.

［3］ 孫宏新，高煒斌.時效溫度對機械緊固件用MFT8非調質鋼沖擊性能的影響［J］.機械工程材料，2015（1）：70－71.