塔機標準節螺栓連接淺談
塔身標準節作為塔式起重機的關(guān)鍵結構,主要承受塔機上部傳遞的軸向壓力、水平力、彎矩和扭矩。目前絕大多數塔機廠(chǎng)家的中小型塔機(800kN·m及以下)都采用螺栓連接形式,且螺栓均為高強度螺栓。但是,在對塔機日常檢查工作中,經(jīng)常出現連接螺栓松動(dòng)的情況,那是什么原因導致塔機標準節螺栓松動(dòng)呢?現結合行業(yè)現狀,就塔機標準節連接螺栓松動(dòng)的原因分析、危害及預防措施,做如下探討。
一.塔身標準節連接螺栓松動(dòng)的原因
我們先來(lái)分析塔身的受力特點(diǎn),塔身受力可簡(jiǎn)化為:垂直于水平面的彎矩M、在水平面的扭矩T、軸向壓力N、水平力F,其中M、T對螺栓松動(dòng)影響較大。當吊臂吊起重物時(shí),M為正值,放下重物后M為負值?;剞D啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的T為正值,回轉制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的T為負值。在正常工作時(shí),塔機頻繁地吊起和放下重物,吊臂反反復復地啟動(dòng)和制動(dòng),使塔身承受正負交替頻繁變化的彎矩和扭矩,導致標準節連接螺栓受力在反復不斷的變化,這是螺栓松動(dòng)的根本原因。塔機的工作特點(diǎn)決定了標準節連接螺栓受力特點(diǎn),這是不可克服的。為此,各塔機廠(chǎng)家對塔機標準節連接螺栓都采用高強度螺栓。有關(guān)塔機的規范和各塔機廠(chǎng)家的使用說(shuō)明書(shū)都對這種螺栓連接的安裝提出了要求,要求在安裝時(shí)施加預緊力,對不同規格的連接螺栓給出了不同的預緊力值,如對常用的M36螺栓,其預緊力為:339KN。要達到準確施加預緊力,必須根據高強度螺栓的扭矩系數計算應作用在螺栓上擰緊扭矩,對上述級M36螺栓,其理論預緊力矩約為1700N·m。而目前在國內市場(chǎng),安裝塔機時(shí)幾乎全是憑操作工人經(jīng)驗擰緊螺栓,很多操作工人連規定的預緊力和理論預緊扭矩的概念都沒(méi)有,更談不上用扭矩來(lái)控制螺栓預緊力了。還有,擰緊標準節連接螺栓是在高空作業(yè),操作條件不好,要想將實(shí)際預緊扭矩施加到1700N.m及以上時(shí),工人勞動(dòng)強度將大大增加,要想直接靠人力將預緊扭矩擰到符合要求極難做到。
由此可見(jiàn),實(shí)際安裝的塔機的螺栓預緊力幾乎都達不到規定的預緊力要求,這是螺栓松動(dòng)的重要原因。還有,塔機頂升加節時(shí),吊臂側的標準節連接接觸面受拉,平衡臂側的標準節連接接觸面受壓,在相同擰緊扭矩作用下,此時(shí)兩側螺栓中的預緊力相等。當塔吊旋轉,吊臂方向變化后,塔身標準節接觸面受壓受拉情況改變,螺栓中的受力變化很大,特別是將吊臂轉到與頂升加節時(shí)相反的方向,原吊臂側的標準節連接接觸面由受拉變到受壓,其螺栓所受的拉力大大減小,特別當原預緊力比正確值少得太多時(shí),將有可能沒(méi)有預緊力了,這是螺栓松動(dòng)的另一重要原因。還有些單位,對塔機管理不嚴格,原本配有雙螺帽(一顆厚的受力螺帽,一顆薄的防松螺帽)的螺栓,在安裝時(shí)只裝了一顆螺帽,螺栓連接原有的防松措施沒(méi)有了,又在交替變化頻繁的荷載作用下工作,很容易松動(dòng)。還有對塔機班組的管理不到位,操作工人疏于對螺栓的檢查、緊固,一旦有螺栓松動(dòng),沒(méi)有及時(shí)發(fā)現緊固,使其它螺栓受力狀況惡化,引起較多數量的螺栓松動(dòng)。
二.塔身標準節連接螺栓松動(dòng)的危害
塔身標準節連接螺栓是不允許出現松動(dòng)的,其危害極為嚴重?!督ㄖ狡鹬貦C安全規程》(GB5144-2006)第條明文規定:“連接螺栓必須采用扭矩扳手或專(zhuān)用扳手,按裝配技術(shù)要求擰緊”,這類(lèi)塔吊的使用說(shuō)明書(shū)中也做出了同樣的要求。螺栓松動(dòng)后,當彎矩在該螺栓方位的標準節主肢中產(chǎn)生拉力時(shí),將使兩標準節接觸面產(chǎn)生間隙。對高度為獨立塔身且未附著(zhù)的塔吊,在下部第二、三節標準節連接處產(chǎn)生的間隙,在吊臂根部處的水平位移將增大2mm,如果多個(gè)接觸面產(chǎn)生間隙,則塔身變形急劇增加,對塔身受力更為不利,甚至釀成倒塔事故。螺栓松動(dòng)后,在塔機上部荷載的作用下,本應固接在一起的兩個(gè)標準節的接觸面必將產(chǎn)生軸向往復移動(dòng),原本無(wú)沖擊荷載的螺栓連接結構間產(chǎn)生沖擊荷載,螺栓及連接結構中的荷載效應大幅度升高,極易導致螺栓及連接結構的破損,甚至塔身折斷。由此可見(jiàn),對標準節連接螺栓松動(dòng)未及時(shí)發(fā)現或置之不管,是何其危險!
三.預防措施
1. 塔機管理單位應加強管理,督促塔機作業(yè)班組(或專(zhuān)門(mén)的維修保養班組)經(jīng)常性的檢查、緊固標準節螺栓。根據經(jīng)驗,至少應每周檢查一次標準節螺栓,如發(fā)現有松動(dòng)現象,及時(shí)緊固。
2. 采用合理的方法緊固標準節螺栓。常用旋轉吊臂,依次對塔身受壓側的螺栓緊固。日常使用中的檢查緊固,在塔吊空載狀態(tài)下,將小車(chē)走到臂根處,從下而上地檢查、緊固平衡臂側的螺栓,該側完后,再將吊臂旋轉180度,從上而下地檢查、緊固另一側的螺栓,直至全部完成。每次頂升加節完后,按上述方法將本次新加裝的標準節螺栓檢查緊固一遍。
3. 塔機安裝時(shí),加強安全技術(shù)交底工作。一定要向安裝人員講明標準節連接螺栓預緊力不夠的危害,所安裝塔吊標準節連接螺栓的理論預緊扭矩(要具體到用多長(cháng)的加力桿,施加多大的力),以及標準節螺栓的正確地緊固順序。
4. 嚴格塔機管理,塔機各原廠(chǎng)配件一律不得不合理的省略和代用,特別對功能性的零部件。
5. 施工單位設備管理部門(mén)在對塔機進(jìn)行檢查,必須有人上機認真仔細地檢查,對檢查出的問(wèn)題及時(shí)向塔機主管單位通報情況,及時(shí)整改隱患。
塔機標準節螺栓的緊固,是一件說(shuō)起來(lái)容易,實(shí)際操作起來(lái)卻很不容易做好的事情,但其又對塔機的安全使用關(guān)系極大。希望行業(yè)各主體責任單位,尤其是科研院所和制造廠(chǎng)家,增強對這方面的認識,研究出好的方法和工具,各施工單位加強管理,確保塔機的安全使用。(文章來(lái)源:駿晨建設)