超級(jí)螺母技術(shù)在往復(fù)式壓縮機(jī)活塞體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

馬天驕 劉磊 張秋穎 高玉林

摘 要：文章介紹了往復(fù)式壓縮機(jī)活塞螺母常用結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，及采用超級(jí)螺母技術(shù)的原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)點(diǎn)及使用方法，超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有預(yù)緊力準(zhǔn)確、防松止退、操作方便，安全可靠的優(yōu)勢(shì)，能夠更好的承受交變載荷。

關(guān)鍵詞：超級(jí)螺母;壓縮機(jī);活塞螺母

中圖分類號(hào)：TE65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）10-0046-02

在現(xiàn)代工業(yè)中，往復(fù)式壓縮機(jī)應(yīng)用十分廣泛，涵蓋了石油煉制、氣體輸送等行業(yè)。壓縮機(jī)活塞部件由于始終承受著交變載荷，且與壓縮介質(zhì)相接觸，也是往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)和制造中的重點(diǎn)部件，在活塞體與活塞之間起到連接固定作用的活塞螺母又是活塞部件中重要的一個(gè)零件，它的使用壽命直接影響壓縮機(jī)的檢維修周期，也影響著工廠生產(chǎn)的連續(xù)性。一旦活塞螺母和活塞桿連接處發(fā)生斷裂，甚至可能發(fā)生壓縮機(jī)主要承壓和運(yùn)動(dòng)零部件發(fā)生損壞的情況。

1 活塞螺母通常結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

往復(fù)式壓縮機(jī)活塞螺母通常采用大型扳手配合電加熱器進(jìn)行安裝緊固（圖1）。這種螺母的安裝方法如下：將螺母用扳手?jǐn)Q至前半活塞體、后半活塞體、活塞桿凸肩接觸，并無(wú)間隙后，將電加熱棒插入活塞桿端部的電加熱孔中，同時(shí)應(yīng)在螺母上做標(biāo)記，待活塞桿受熱后將螺母擰動(dòng)62.9°相當(dāng)于135圓上弦70.4mm（以上數(shù)據(jù)為某活塞安裝數(shù)據(jù)），在前半活塞體上做弦長(zhǎng)標(biāo)記，取出電加熱棒，冷卻后將螺母薄邊扣緊于活塞桿端面槽內(nèi)，即緊固完畢。這種活塞的活塞桿中間需要鉆有細(xì)長(zhǎng)孔，加工過(guò)程中細(xì)長(zhǎng)孔極易偏移，造成活塞桿頭部壁厚不均勻，大大降低活塞桿強(qiáng)度，降低使用壽命。電加熱方式安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，旋轉(zhuǎn)力矩極難掌握，當(dāng)預(yù)緊力不足時(shí)，極易產(chǎn)生螺母松脫事故，當(dāng)預(yù)緊力過(guò)量時(shí)，容易使材料塑性變形，降低使用壽命。

2 超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)原理及優(yōu)點(diǎn)

2.1 超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)原理

超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)的活塞部件中（圖2），活塞與活塞桿連接采用超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)活塞螺母由超級(jí)螺母、頂絲和墊組成（圖3），頂絲由螺母內(nèi)側(cè)安裝進(jìn)超級(jí)螺母中，超級(jí)螺母再旋轉(zhuǎn)安裝到活塞桿上（圖4）。超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)采用多頂推預(yù)緊技術(shù)，由帶有多個(gè)頂推螺栓的圓形螺母和超硬墊片組成，緊固時(shí)僅需一個(gè)扭矩扳手逐級(jí)緊固，普通扭矩扳手也可達(dá)到極高的緊固力，適用于承受交變載荷的活塞等連接螺母。

2.2 超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

（1）工具簡(jiǎn)單，拆裝時(shí)間短，勞動(dòng)成本低：只需普通扭矩扳手即可完成，不需要大錘敲擊等傳統(tǒng)的螺栓緊固方法。

（2）省時(shí)省力：安裝拆卸簡(jiǎn)便，可多人同時(shí)操作，也可用氣動(dòng)扳手緊固。

（3）緊固牢靠：只要安裝正確，就可以抵抗交變載荷、振動(dòng)等壓縮機(jī)特有工況，大大降低由于安裝問(wèn)題導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。

（4）預(yù)緊力精確：可實(shí)現(xiàn)精確緊固控制，使螺栓張力保持均勻一致。

（5）適合狹小空間：不需要很大空間就可以實(shí)現(xiàn)活塞桿的快速拆裝。

（6）柔性強(qiáng)：可以增加螺栓連接的彈性，這種連接可更加有效的承受高溫和沖擊。

（7）避免螺栓斷裂：安裝后，螺母本體產(chǎn)生微量變形，將集中在前幾道螺紋上的應(yīng)力釋放。精確的負(fù)載控制及釋放應(yīng)力的特性，避免了螺桿的斷裂。

（8）經(jīng)濟(jì)實(shí)用：頂推螺栓只是簡(jiǎn)單的機(jī)械部件，相對(duì)其他緊固方法要經(jīng)濟(jì)的多，并可重復(fù)使用。

（9）超級(jí)螺母的螺釘采用內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)，即使某個(gè)螺釘發(fā)生斷裂，也不會(huì)掉入到氣缸內(nèi)，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

（10）超級(jí)螺母結(jié)果由于不需要大型扳手，所以活塞表面設(shè)計(jì)成平面結(jié)構(gòu)，使與之配合的氣缸蓋的結(jié)構(gòu)變得更簡(jiǎn)單，減少了余隙容積，提高了容積效率，可以使壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的更加緊湊，降低了成本。

3 超級(jí)螺母的使用方法

由于超級(jí)螺母的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，安裝及拆卸也必須嚴(yán)格按照技術(shù)要求執(zhí)行，步驟如下：

3.1 準(zhǔn)備工作

（1）確認(rèn)螺釘使用了二硫化鉬或其他潤(rùn)滑脂;

（2）確認(rèn)所有螺釘壓緊端均未突出超級(jí)螺母底部;

（3）潤(rùn)滑主螺紋;

（4）將墊片安裝在活塞桿上;

（5）用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑墊片表面或螺釘壓緊端。

3.2 超級(jí)螺母的緊固

第一步：用手將超級(jí)螺母擰在活塞桿上直至底部接觸到墊片，然后反向旋轉(zhuǎn)45±15°。保證主螺紋處于完全自由狀態(tài);

第二步：按圖5所示位置，使用50%的額定扭矩分別對(duì)稱緊固位置1-1、位置2-2的兩組螺釘;

第三步：按圖6所示位置，使用50%的額定扭矩按順序分別對(duì)稱緊固位置3-3、位置4-4、位置5-5、位置6-6的四組螺釘;

第四步：使用75%的額定扭矩重復(fù)第二步;

第五步：使用75%的額定扭矩重復(fù)第三步;

第六步：使用100%的額定扭矩重復(fù)第二步;

第七步：使用100%的額定扭矩，按順時(shí)針?lè)较蚓o固其余螺釘;

第八步：全部螺釘緊固完成后，復(fù)查所有螺釘?shù)木o固程度，最終緊固扭矩要求為額定扭矩的100%～105%。

3.3 超級(jí)螺母的拆卸

在拆卸超級(jí)螺母時(shí)應(yīng)注意逐步卸去每個(gè)螺釘上面的扭矩，絕不允許一次性卸掉某一個(gè)螺釘?shù)娜颗ぞ亍２鹦稌r(shí)需要添加潤(rùn)滑脂幫助拆卸。從1號(hào)螺釘開(kāi)始，以圓周順序，將每個(gè)螺釘最多擰松1/4圈（圖7），請(qǐng)勿擰到松動(dòng)的程度。至少分三次，完全解除螺釘?shù)膲毫Α３?jí)螺母螺釘全部松開(kāi)后，可以用手取下超級(jí)螺母。安裝拆卸過(guò)程時(shí)，要注意防止劃傷活塞體及活塞桿螺紋，必要時(shí)候可以采用加熱的方式來(lái)促進(jìn)拆卸速度。

3.4 維護(hù)及其他注意事項(xiàng)

按照正確的方法擰緊，超級(jí)螺母即使在使用多年后，其預(yù)緊力也不會(huì)松開(kāi)。但是，我們?nèi)匀唤ㄗh每次檢維修時(shí)，檢查螺母的預(yù)緊力。使用一把調(diào)至允許擰緊扭矩100%的扭矩扳手。不允許一次性將超級(jí)螺母的單個(gè)螺釘緊固到額定扭矩。拆卸下超級(jí)螺母后，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)墊圈出現(xiàn)百分之幾毫米的凹痕，屬正常現(xiàn)象，硬質(zhì)墊圈仍然可以使用，翻轉(zhuǎn)即可。

4 結(jié)語(yǔ)

超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)使用在往復(fù)式壓縮機(jī)活塞部件上優(yōu)點(diǎn)明顯，近幾年已經(jīng)有很多壓縮機(jī)應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，并在大型壓縮機(jī)組中出現(xiàn)了超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)替代原有結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，超級(jí)螺母結(jié)構(gòu)未來(lái)將成為一種往復(fù)式壓縮機(jī)活塞的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使用戶在使用往復(fù)式壓縮機(jī)時(shí)更安全、更安心。

參考文獻(xiàn)

[1] 郁永章，姜培正，孫嗣瑩，主編.壓縮機(jī)工程手冊(cè)[M].中國(guó)石化出版社，2011.

[2] 張艷芳，倫小波，強(qiáng)向紅.超級(jí)螺栓的應(yīng)用[J].甘肅冶金，2013，35（4）：121-122.

[3] 沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)有限公司.壓縮機(jī)使用說(shuō)明書(shū)[M].2016.