从机械维修谈螺栓的拆装问题

维修是恢复机械技术性能, 排除故障及消除故障隐患, 延长机械使用寿命的有效手段。而拆装螺栓在机械维修中是普遍的工艺程序, 在拆装螺栓的技术和工艺中也存在不少的弊病。

1 机械维修中更换拆装螺栓的问题

在机械维修过程中常常将拆下的螺栓、螺母不按规格存放, 修复安装的时候常常找不到对应的螺栓, 错用螺栓的现象很常见。主要表现在以下三点:

(1) 以“粗”代“细”。机件上的重要联接件是用细牙螺栓螺母联接。当维修中缺件时, 有人用粗牙螺纹的螺栓、螺母代替。由于细牙螺栓螺母具有强度高, 自锁性能好等优点, 用粗牙螺栓、螺母代用后, 容易松动、折断, 造成机械事故。

(2) 以“劣”代“优”。发动机的飞轮螺栓、主轴承螺栓、连杆螺栓等, 由于工作中要承受很大的交变负荷, 必须采用专用螺栓, 这种螺栓是用优质碳素钢加工后经调质处理制成。在维修中螺栓缺少时, 若用普通螺栓代替, 由于普通螺栓的强度不能满足设计要求, 代用后往往造成螺栓松脱、折断, 酿成严重的机械事故。

(3) 以“假”乱“真”。有些地方所用的几种螺栓直径相等, 而且长度也差不多, 安装时容易将其错装。一旦装错, 可能会使原来的配合出现问题 (啃伤垫圈、紧固不牢而漏油等) 。

2 维修过程螺栓的旋紧及螺栓折断问题

旋紧螺栓:用工具旋紧螺栓、螺母的方法看起来很简单, 但是在认识上好像总有一种误区:“螺纹预紧越紧越好, 宁紧勿松”。有的喜欢用活动扳手去拧螺栓, 结果导致螺栓、螺母滑扣。还有的不注意旋紧次序和旋紧程度, 结果使各螺栓受力不均, 达不到紧固的目的, 并且酿成了许多不必要的机械故障。

折断的螺栓:在工程机械使用维修中, 由于发生震荡、碰撞、振动、温度下降、或操作失误等原因而发生螺栓折断的情况。处理螺栓折断故障也是棘手的问题之一。

3 针对螺栓的拆装问题的建议

3.1 养成良好的维修习惯

将拆下的螺栓、螺母配套拧在一起, 把不同种类、不同地方的螺栓、螺母放在不同的盒子里或其他容易找到的地方, 并贴上相应的标贴 (虽然有点费事, 但可保证原来螺栓、螺母的配套, 且不易装错) 或把拆下的螺栓、螺母再拧在不进行维修的紧固件上。同时在维修操作中尽量使用专用工具 (又快又好) , 至少要使用梅花扳手或硬扳手, 尽量少用活动扳手等通用工具。

3.2 装配螺栓时使用测力矩板手控制预紧力

任何螺纹连接中, 摩擦力总是产生于螺栓与螺母的螺纹接触面上或零件体的接触面上。螺纹连接旋紧后, 由于螺母或螺钉头支承面上的摩擦而产生附加力矩。多数情况下, 螺纹联接在装配时需要拧紧, 称为“预紧”。预紧使联接中的零件受到的力, 称为“预紧力”。预紧力越大, 作用于螺栓或螺钉上的轴向力就越大, 开始松转时的阻力之总力矩就越大。然而, 任何螺栓的抗拉强度是有限度的。预紧力太大, 螺栓 (柱) 就会因受轴向力太大而被拉长、螺纹“滑牙”、螺栓根部拉出等现象就会出现, 严重地降低了螺栓 (柱) 的机械强度, 导致螺栓断裂事故。所以, 螺纹预紧不一定越大越好。而且对于重要螺栓、螺母不但与拧紧力矩有关, 还与螺栓的拧紧顺序有关。如发动机的气缸盖、连杆大头联接螺栓 (钉) 和曲轴主轴承联接螺栓等重要螺栓、螺母。为保证气缸盖平面能均匀压紧, 在拧紧气缸盖螺母时应该由中间对称地向四周交叉进行, 分2~3次均匀拧紧, 最后一次需按规定扭矩拧紧。传动轴突缘、转向臂等4个螺栓的旋紧顺序应按对角线的次序进行, 紧固成组的螺栓, 不能一下子将螺母完全旋紧, 应该先将所有螺母拧紧到靠近工作件, 但不要加力, 然后按顺序加1/3预紧力, 拧到最后再从头开始, 再加1/3预紧力, 这样往返3~5次, 直到完全旋紧为止。切忌用力过猛。当然, 拧紧力矩如果没有达到规定要求, 就会产生如联接不可靠、振动、噪音与“三漏” (漏气、漏油、漏水) 等现象。

预紧力的估算;拧紧螺母时, 需要克服的摩擦阻力矩由两部分组成:螺纹副上的摩擦阻力矩T1和支撑面的摩擦阻力矩T2。

经推导分析得拧紧力矩T=T1+T2

即T=Kt+F′·d

式中:F′为螺栓所受预紧力, 大约等于板手作用力的75倍。

d为螺栓的直径

Kt为拧紧力矩系数。Kt≈0.2。

预紧力的大小会影响联接的可靠性, 强度和密封性。所以对重要的联接应控制预紧力。预紧力的控制通常是通过控制拧紧时所施加的拧紧力矩来实现的。控制预紧力的更精确的方法:通过测量拧紧时螺栓的伸长量来控制F`。

3螺栓折断的处理办法

在实际生产过程中可以借鉴前人的经验:

(1) 錾子取——用淬过火的錾子从螺栓折断处沿着螺栓旋进的相反方向向外錾, 这种方法适合有油或油浸过的地方。但由于螺栓的断面不平, 取出时用的扭力不均匀, 往往会损坏到螺栓孔的螺纹, 造成新装螺栓配合不紧而松动, 并可能导致新螺栓的再次折断。

(2) 焊取。如果断螺栓高出工作件, 可取比螺杆直径大的旧螺母焊在螺杆上, 再用扳手将螺杆拧出来。若断的螺杆比较大, 又从工件表面断掉, 可取比螺杆直径小一些的螺母焊在断螺杆上。

(3) 攻取。先用较小钻头在断螺栓中心钻一个小孔, 再取一比断螺栓小一些的钻头扩孔, 并用与断螺杆相同螺纹的丝锥攻出螺纹。也可选一个比断头螺栓直径大一点的钻头, 在断螺栓的中心扩孔, 再重新攻丝, 用加大螺栓替代断螺栓。

(4) 冲取。若是空心螺栓断在工件中, 可用旧螺栓磨成有一定锥度的四方形, 打入空心螺栓孔中, 再用扳手逆时针拧转冲子使其退出。

(5) 开槽取。如果螺栓内径太小, 不易焊接, 且焊接也不经济, 先钻孔再攻丝也很费时费事, 有时还会损坏原螺纹。可采用把钻头磨成扁刀或者直接用小于螺孔的钢錾, 在断头螺栓端部錾出一定深度的槽, 再用平口起子就能很容易地取出断头螺栓。

螺栓联接在机械制造业在广泛应用是机器维修中不可缺少的工艺装配程序, 螺栓联接的性能, 关系到机器使用的安全性和稳定性, 因此, 在机械维修中必须严格遵守机器的安装工艺, 保证修复后的机器安全使用。

摘要：在机械维修过程中, 由于拆装螺栓、螺母不按规范的工艺操作, 使修复后机器经常遇到的问题, 针对相关问题提出了相应的建议。

关键词：螺栓,机械,维修

参考文献

[1] 周一鸣.汽车拖拉机学——发动机原理[M].北京:中国农业大学出版社, 1998, 10.

[2] 刘教民.机械设计基础[M].华南理工大学出版社, 2007, 10.