水壓試驗熱緊螺栓防咬合方法研究

潘澤宇， 曹世明， 駱占山， 張國斌

（哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

1 引 言

300MW 以上汽輪機內(nèi)缸泵水時，要求使用產(chǎn)品螺栓進行熱緊。但是根據(jù)近年來的實踐經(jīng)驗，熱緊過程中經(jīng)常會出現(xiàn)螺栓與汽缸咬合現(xiàn)象，導(dǎo)致螺栓報廢。由于每根產(chǎn)品螺栓成本在幾千元不等，因此造成的成本浪費是極大的，同時也影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)進度。

本文介紹解決使用產(chǎn)品螺栓做水壓試驗時熱緊后咬合問題的方法。主要從降低螺紋下表面粗糙度、采用能夠打磨螺紋毛刺的工具、增大螺紋與未攻絲部分的間隙等方面解決螺紋咬合問題。

2 改進措施

2.1 引進新型打磨工具——旋風(fēng)砂碟

在高壓內(nèi)缸水壓試驗過程中，產(chǎn)品螺栓與螺孔多發(fā)生咬合現(xiàn)象，但工藝螺栓卻很少出現(xiàn)此現(xiàn)象。小組成員針對此情況分析后得出結(jié)論：產(chǎn)品螺栓及攻絲后的螺孔均存在不同程度的毛刺，而在擰緊過程中毛刺可能擠在兩接配螺紋間，導(dǎo)致螺紋咬合；同時，用反光鏡觀察螺孔螺紋下表面，發(fā)現(xiàn)其粗糙度較高，存在一定的鱗刺現(xiàn)象。而熱緊后的承力面恰是螺孔螺紋的下表面，此面的粗糙度決定了兩螺紋間的摩擦力。經(jīng)詢問，廠內(nèi)尚沒有能夠打磨螺紋的工具。經(jīng)與相關(guān)刀具廠商聯(lián)系溝通，引進了新型螺紋打磨工具——旋風(fēng)砂碟。

通過對打磨前后的螺紋進行對比驗證，發(fā)現(xiàn)毛刺已基本去除，手觸非常光滑，且試驗前后塞規(guī)檢驗均合格，保證了螺紋的原有精度。隨后，用反光鏡進行觀察，發(fā)現(xiàn)螺紋下表面粗糙度也有了較大的改善。

為方便對產(chǎn)品螺栓螺紋的打磨，還設(shè)計制作了可伸縮旋轉(zhuǎn)工裝，根據(jù)螺栓的實際長度，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪間距（伸縮范圍在245～355mm 之間），以便鉗工打磨各種長度螺栓的螺紋。

圖1

2.2 在螺孔底部增加工藝墊片

經(jīng)計算，螺栓栽入端120°斜面與螺孔底部120°斜面接觸定位后，螺栓螺紋與底孔未攻絲部分間隙僅有1.8mm。而鉆床在加工底孔時，不可避免地使定位斜面出現(xiàn)臺階，從而加深了底孔，極大增加了螺栓螺紋咬入螺孔未攻絲部分的可能。

技術(shù)人員制作工藝墊片放于螺孔底部，不但增加了螺栓螺紋與底孔的相對位置間隙，還能夠滿足定位斜面的接觸要求。

2.3 將工藝用平墊圈更改為球面墊圈

鑒于螺栓對下半螺孔與中分面垂直度、上半刮面與中分面平行度要求較高，而工藝用平墊圈無法自動調(diào)位，若位置度偏差較大，則會出現(xiàn)熱緊后螺紋一側(cè)受力大于另一側(cè)或螺栓強制彎曲的現(xiàn)象。針對此問題，科研人員決定改進工裝，用球面墊圈代替平墊圈。由于球面墊圈具有自動調(diào)位的作用，能夠保證螺母端面與螺桿垂直，從而達到把緊力均勻、螺紋受力均勻的目的。

2.4 螺紋加工的改進

技術(shù)人員對加工過程中可能產(chǎn)生鱗刺現(xiàn)象的幾點要因進行跟蹤調(diào)查，逐項分析、排除、解決，試圖從改進攻絲參數(shù)、絲錐規(guī)格等方面進行突破，以達到減少鱗刺現(xiàn)象的目的，如表1 所示。

表1 影響螺紋粗糙度的因素分析

2.5 設(shè)計改進建議

如前所述，螺栓栽入螺孔定位后，螺栓螺紋與螺孔底孔的理論間隙僅有1.8mm。鑒于間隙過小會增大螺栓咬入螺孔未攻絲部分的可能，經(jīng)與設(shè)計人員進行溝通，對螺栓圖紙進行了更改，將栽入端光軸長度增大了25mm，從而能消除實際中產(chǎn)生偏差帶來的影響，實現(xiàn)了設(shè)計優(yōu)化。

3 結(jié) 語

此次科研從6 個方面進行攻關(guān)，分別對增加工藝墊片、引進螺紋打磨工具、更改工藝墊圈共3 項進行了革新；為設(shè)計部門提出了1 條合理化建議。鑒于螺紋加工方法已足夠成熟，此次試驗僅對切削速度、絲錐類型選用及產(chǎn)前提示方面進行細微改動，排除了嘗試使用新型高溫防咬合劑的1 項方案。通過小組成員的緊密協(xié)作及各部門的大力配合，取得了顯著的成效，如表2 所示。

罩螺母試驗前試驗后圖示螺栓（螺母）個數(shù)26 26報廢數(shù)量螺栓13 3 50報廢率螺栓50%11.5%罩螺母19%0%

由表2 可知，實現(xiàn)了預(yù)期目標，不但降低了成本，而且避免了在鏜削螺栓時破壞螺孔的情況，為后續(xù)機組使用產(chǎn)品螺栓進行水壓試驗奠定了基礎(chǔ)。

［1］ 徐灝，等.機械設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

［2］ 楊明忠.機械設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

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