羅勁 艾宏偉

【摘 要】本文介紹了在機(jī)殼安裝過程中，螺栓液壓拉伸工具的使用過程及實際應(yīng)用中存在的問題，在保證安全運行的前提下，提出了一種簡化的螺栓安裝工具，并通過實際應(yīng)用，校驗了該工具的安全性能。

【關(guān)鍵詞】中分面螺栓；液壓拉伸；力矩扳手；結(jié)構(gòu)改造

一、前言

在機(jī)器安裝過程中，壓縮機(jī)中分面螺栓的把合往往是一個容易忽視的問題。在具有較高工作壓力的情況下，僅憑經(jīng)驗手工把合一般會帶來兩個結(jié)果：中分面螺栓的把合力矩不夠或者不同螺栓之間把合力矩不均勻，嚴(yán)重時會造成壓縮機(jī)中分面漏氣，增大壓縮介質(zhì)的泄露量。因此，對于中分面把合，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的把合位置，壓縮機(jī)制造商通常會提供專用工具供用戶把合使用。

二、原內(nèi)機(jī)殼液壓拉伸螺栓工具的使用方法

在某壓縮機(jī)設(shè)備中，內(nèi)機(jī)殼中分面把合螺栓采用的是液壓拉伸安裝形式，如附圖一所示。

圖中序號分別表示：1.活塞桿、2.支架、3.液壓缸、4.活塞、5.活塞壓板、6.特殊螺帽、7.手柄、8.間隔套、9.O型圈、10.O型圈、11.擋圈、12.擋圈、13.排氣塞、14.鋼球15.內(nèi)機(jī)殼16.中分面把合螺栓

該工具的使用過程如下：

①將件6特殊螺帽擰在件16中分面把合螺栓上；

②將件1活塞桿擰緊在件16中分面把合螺栓上；

③套上件2支架；

④在安裝好件9、10 O型圈和件11、12檔圈后，依次安裝件3液壓缸和件4活塞；

⑤裝好件8間隔套與件5活塞壓板；

⑥打開高壓油泵，從高壓油進(jìn)油口打入高壓油，件3、件4之間將充滿油后，將螺栓拉起2mm；

此時，需通過壓力表監(jiān)測高壓油泵的輸入的工作壓力，確保每個螺栓安裝時的壓力相同。

⑦通過水平旋轉(zhuǎn)件7手柄，將件6特殊螺母旋轉(zhuǎn)至貼合內(nèi)機(jī)殼把合面；

⑧停止高壓油泵，件6將擰緊在內(nèi)機(jī)殼上。油將從件13處流出。

⑨按序號⑤→④→③→②的順序依次拆除該工具，準(zhǔn)備下一個螺栓的安裝；

⑩在件6特殊螺母上再安裝一個防塵螺母，蓋在伸出的螺紋部分。

至此，單個螺栓安裝完成。其它螺栓均重復(fù)上述的把合過程。

三、該液壓工具在實際應(yīng)用中存在的問題

但在實際安裝過程中，該液壓拉伸工具使用的效果并不好，使用復(fù)雜且故障點較多，造成該問題的主要原因如下：

①外殼體為把合結(jié)構(gòu)，把合端面有螺栓，占用了一定的空檔空間。為保證該工具能順利裝入，需要先拆除部分端面把合螺栓。如附圖二所示；

②高壓油進(jìn)油口位置較高，需要較長的連接軟管，使用不便利；

③卸油口也是排氣口，在高壓油打入時，將腔內(nèi)空氣從該孔擠出，序號14鋼球迅速頂在序號13排氣塞上。當(dāng)高壓油泵停止時，鋼球失去推力，油將從排氣塞流出，造成現(xiàn)場環(huán)境油污；

④因加工精度問題，有時鋼球并不能完全堵死排氣塞導(dǎo)致油從排氣塞噴出，需現(xiàn)場修磨排氣塞；

件2支架雙側(cè)開有的滑槽，件6特殊螺帽上開有3個小孔，用于件7手柄在槽內(nèi)撥動特殊螺帽。由于滑槽角度僅有60°，至少需要5-6次對準(zhǔn)特殊螺帽進(jìn)行撥動，操作復(fù)雜；

⑤每種型號的螺栓都有相應(yīng)的把緊力矩的要求，但使用該液壓拉伸工具并不能檢測把緊力矩。

附圖二、外殼體與液壓安裝工具的相對位置示意圖

四、內(nèi)機(jī)殼螺栓拆裝工具的改造方案

1、把合力矩工具

一般認(rèn)為，機(jī)殼中分面螺栓只要滿足把緊力矩的要求，即可認(rèn)為是可靠的。從這個角度出發(fā)，首先選用的是TG型力矩扳手。根據(jù)中分面把合螺栓M42X3的把緊力矩要求為2500N.m，因此選用TG3000型力矩扳手，力矩范圍1800-3000N.m，滿足使用要求。

TG型預(yù)置式扭力扳手是一種具有雙向棘輪頭，并可用特殊轉(zhuǎn)換接頭替換的力矩扳手。具有預(yù)置扭矩數(shù)值和發(fā)訊裝置。當(dāng)緊固件的擰緊扭矩達(dá)到預(yù)置數(shù)值時，能自動發(fā)出訊號“嗒”的一聲，同時伴有明顯的手感振動。解除作用力后，扳手各相關(guān)零件自動復(fù)位。具體使用方法如附圖三所示。

附圖三、力矩扳手使用方法示意圖

為滿足使用要求，對力矩扳手廠家提出了特殊轉(zhuǎn)換接頭的技術(shù)要求：四方垂直接頭，尺寸25×25mm，長度≥25mm。

根據(jù)傳遞力矩計算扭轉(zhuǎn)時的剪切力以進(jìn)行安全校核。

τmax=T/ Wt （式1）

其中：

τmax為最大剪切應(yīng)力；

T為傳遞扭矩；

Wt為抗扭截面系數(shù)，對于方形截面有：

Wt= a×h×b2 （式2）

其中：

a為截面系數(shù)；

h為截面長；

b為截面寬。

計算得：

τmax=7.69 MPa

以45#鋼為材質(zhì)，材料的許用剪切應(yīng)力[τ]≈0.6×σs≈213MPa

τmax<[τ]

因此，該結(jié)構(gòu)設(shè)計安全。、

2、力矩傳遞連桿（內(nèi)機(jī)殼套筒扳頭）設(shè)計

力矩傳遞連桿的設(shè)計基于以下兩個思想

①結(jié)構(gòu)設(shè)計安全。

②盡可能減輕重量，便于操作。

結(jié)構(gòu)設(shè)計如附圖四所示，外型為三段圓柱結(jié)構(gòu)，上圓柱開有方孔做為力矩扳手特殊轉(zhuǎn)換接頭孔，下圓柱開有六方孔做為蓋形螺母擰緊孔，中間段圓柱用于傳遞力矩及確保力矩扳手在使用時在一個適合的高度。

同樣用（式1）對扭轉(zhuǎn)時的剪切力進(jìn)行安全校核。

對于圓截面來說，

Wt=π×D3/16 （式3）

對于圓環(huán)截面來說，

Wt=π×D3×{1-（d/D）4}/16 （式4）

其中：

D為圓環(huán)外徑；

d為圓環(huán)內(nèi)徑；

分別對三段圓柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核計算：

上段：τmax1=17.98 MPa

中段：τmax2=198.94 MPa

下段：τmax2=27.55 MPa

以45#鋼為材質(zhì)，與材料的許用剪切應(yīng)力相比，

均有，結(jié)構(gòu)設(shè)計安全。

力矩傳遞連桿重量為5kg，便于手持。

五、新工具的安裝使用方法

采用新結(jié)構(gòu)后，安裝順序如下（如附圖五所示）：

①將序號2蓋形螺母擰在序號3中分面把合螺栓上；

②將序號1力矩傳遞連桿套在序號2蓋形螺母上；

③使用四方垂直接頭的力矩扳手，設(shè)置好把緊力矩數(shù)值，將四方接頭插在序號1力矩傳遞連桿的方槽里；

④使用扳手，直到達(dá)到設(shè)定的力矩值，完成螺栓的安裝。

依次取下力矩扳手和力矩傳遞連桿，進(jìn)行下一個螺栓的擰緊工作。

附圖五、內(nèi)機(jī)殼中分面把合螺栓示意圖

六、結(jié)論

對比兩種中分面把合螺栓工具的使用方法，不難看出，采用新工具后，在安裝拆卸的過程中操作步驟簡化了許多，并且可以確保螺栓的把緊力矩；由于合理的設(shè)計了力矩傳遞連桿的高度，有效的避開了外殼體端面把合螺栓的影響；由于力矩扳手位置高出了外殼體，外殼體的加強筋板不會對安裝工具產(chǎn)生影響；安裝拆卸全過程中均無油操作，避免了油污對現(xiàn)場環(huán)境的影響。

除此之外，對比液壓拉伸工具，采用力矩扳手工具的結(jié)構(gòu)更簡單，單套力矩扳手的價格也遠(yuǎn)低于高壓油泵裝置，從而進(jìn)一步節(jié)約了成本。