CN104192734B - 一种塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法 - Google Patents

Abstract

一种塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法，包括（1）利用套架举升塔机回转总成及以上部分；（2）把增加的标准节放入到塔身顶部；（3）穿高强螺栓；在高强螺栓上旋入下螺母，徒手将下螺母拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力；（4）将第一开口套筒卡入到下螺母上，利用专用工具往返摇动扭力扳手，直到达到预紧力矩；（5）重复上述步骤（4）；其中，专用工具包括第一开口套筒、扭矩放大器及扭力扳手；所述的第一开口套筒包括第一下套筒及第一面板，第一下套筒具有能卡入到下螺母上的开口。利用本发明的操作方法，能够给定各高强螺栓确定的预紧力，操作方便，操作省力，适用范围广，安装人员适应快，施工效率高，安全性能高。

Description

一种塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法

技术领域

本发明涉及对塔机标准节进行连接的方法，特别是涉及塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法。

背景技术

如图1所示，标准节100是塔式起重机最重要的结构部件之一，标准节100主弦杆两端设有连接耳101，标准节100之间的连接耳101往往通过高强螺栓102和下螺母103、上螺母104连接而构成塔机的塔身。为了增强高强螺栓102的可靠性。防止连接端在工作中松动，塔式起重机设计规范规定，接头设计应保证在外拉力作用下，连接面之间有一定的压紧力，即预紧力，不得出现分离现象。各种型号的塔机使用说明书中也明确规定了预紧力矩的具体数值。

但实际上，目前国内塔机安装队伍，只有很少部分在使用力矩扳手，而大部分对高强螺栓预紧力矩的要求，主要采取以下方法。

（1）使用普通固定扳手拧紧螺母，接着用铁锤敲击扳手尾部，凭借着感觉来控制螺母的松紧程度。这种方法简单，但其预紧力根本没达到所给定的要求，数值差得很多。

（2）在塔身安装完毕后，塔机空载情况下，旋转吊臂到塔身对角线方向，这时，处在平衡臂下方一侧塔身的主弦杆受压，安装人员采用普通扳手，将这一侧主弦杆上的所有螺母拧紧。再依次旋转吊臂至另一对角线方向，用同样方法，将这一侧主弦杆上的所有螺母拧紧，再旋转吊臂，重复以上动作依次完成对标准节四根主弦杆上的螺母全部拧紧一遍。这种方法是大多数塔机生产厂的使用说明书给出的方法，这种方法较前一种方法，预紧力矩大大增加，但是否达到给定预紧力值，不得而知。另外要求工人在塔机安装过程中，上下攀爬好多次，劳动强度大，安装时间长，由于标准节连接耳大部分设置在标准节主弦杆外方，螺栓连接操作不十分方便，存在安全隐患，所以这种方法在实施中得不到完全保证。

如果塔身高强螺栓连接预紧力不够，容易引起高强螺栓松动，造成高强螺栓既受拉，又受剪，交替冲击，又因各高强螺栓松动程度不一，同一支承面上的一组高强螺栓受力不均，在这种情况下，受力较大的高强螺栓容易断裂。因此，塔机使用过程中，塔身高强螺栓断裂的事故时有发生，造成严重的安全隐患。高强螺栓松动，还会使标准节接触面产生微小间隙，塔机重心前移，对塔身结构不利。

针对塔机在安装时，塔身连接高强螺栓预紧力矩实际达不到给定值要求，存在安全隐患的现实。发明人也采用了如下的方法，但以下的方法均不佳，具体是：

1、直接使用力矩扳手拧紧螺母。但因需要给定螺母的预紧力大，所以力矩扳手的作用力臂长，重量较大，顶升工况时，由于增高标准节外面的爬升套架空间有限，所以直接用力矩扳手施展不开，操作受限。例如，当需要的最大力矩为3000N·m、力矩扳手的力臂长度为1.45m，重量为16kg、达到3000N·m时，扳手尾端作用力为206Kg。

2、使用液压式或气动式扳手。由于如泵站、气站、管路等设备较笨重，使用麻烦，使用成本较高。

3、使用电动式扳手。目前国内厂家生产超过1500N·m的电动扭矩扳手，体积大，结构不能满足使用要求。

因此，以上1-3的方案均不能满足使用要求

经过反复研究，发明人提供了一种使塔机标准节连接用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法。利用本发明的操作方法，能够给定各高强螺栓确定的预紧力，操作方便，操作省力，适用范围广，安装人员适应快，施工效率高，安全性能高。

为达到上述目的，一种塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法，包括如下步骤：

（1）利用套架将与套架上端连接的塔机回转总成及以上部分升高，使得回转总成下平面与塔身顶部标准节之间的高度大于一个标准节的高度；

（2）把增加的标准节通过套架引进平台，将新增的标准节放在塔身顶部并与塔身顶部标准节对正，卸下新增的标准节上的引进滚轮，将新增标准节的主弦杆下端面与塔身顶部对正接触；

（3）将高强螺栓由下至上穿过塔身顶部标准节与新增标准节之间的连接耳；在高强螺栓上旋入下螺母，并徒手分别将下螺母拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力；

（4）将第一开口套筒的开口方对准下螺母并将第一开口套筒卡入到下螺母上，使套筒端面与高强螺栓上的垫圈接触，然后将扭矩放大器连接到第一开口套筒上，将扭矩放大器反作用力臂旋转后靠在主弦杆支点上，将事先标定好扭矩的扭力扳手连接到扭矩放大器上；往返摇动扭力扳手，直到达到预紧力矩，完成对下螺母预紧后，依次取下专用工具；

（5）重复上述步骤（4），将其他的下螺母拧紧并让下螺母达到给定的预紧力；

其中，专用工具包括第一开口套筒、扭矩放大器及扭力扳手；所述的第一开口套筒包括第一下套筒及连接在第一下套筒上端的第一面板，第一下套筒具有能卡入到下螺母上的开口。

上述操作方法，将新增标准节主弦杆下端面与塔身顶部标准节对正接触，这时新增标准节除自身重力外，没有其他外载荷，而新增标准节重心通过塔身的中轴线，使得新增标准节作用到塔身的作用力均匀，当将高强螺栓穿过新增标准节与塔身顶部标准节之间的连接耳时，其受力也均匀，当利用专用工具给定下螺母预紧力时，能保证各高强螺栓的预紧力矩均匀。在旋入下螺母时，先徒手分别将下螺母拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力，最后用专用工具给定高强螺栓设定的预紧力，这样就可以减少扭力扳手的往返摆动次数，使得操作更加的方便。由于现有的连接耳到主弦杆之间的距离有限，因此，采用普通的套筒无法将套筒套入到下螺母上，因此，本发明特设计了第一开口套筒，该第一开口套筒既能从开口卡入到下螺母内，且由于下螺母已经进行了预拧紧，因此，第一开口套筒只需要旋转较小的角度即能让下螺母达到给定的预紧力，这样，第一开口套筒除开口的其他部分也不会有与主弦杆发生干涉现象，使得该专用工具的适用范围广；由于采用了扭矩放大器，这样，即使需要较大的预紧力，但扭力扳手所需要的力小，从而可要求扭力扳手的力臂小，因此，在足够小的空间内也能实现拧紧工作，在给定高强螺栓预紧力时，当螺栓达到相应的预紧力矩时，扭力扳手能自动发出信号“嗒”的一声报警，同时有明显的振动，从而完成一副螺栓的预紧工作。因此，在专用工具组合使用下，能达到操作方便、省力、施工效率高的目的。另外，该操作只需要在套架的平台上进行即可，因此，提高了安全性能。再有，该专用工具的结构简单，操作简单，因此，操作人员能很快掌握操作技能，对操作人员的专业要求低。

进一步的，在高强螺栓上旋入能与下螺母接触的上螺母，并徒手分别将上螺母拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力；将第二开口套筒的开口方对准上螺母并将第二开口套筒卡入到上螺母上，使第二开口套筒端面与高强螺栓上的垫圈接触，然后将扭矩放大器连接到第二开口套筒上，将扭矩放大器反作用力臂旋转后靠在主弦杆支点上，将事先标定好扭矩的扭力扳手连接到扭矩放大器上；往返摇动扭力扳手，直到达到预紧力矩，完成对上螺母预紧；所述的第二开口套筒包括第二下套筒及连接在第二下套筒上端的第二面板，第二下套筒具有能卡入到下螺母上的开口，第二下套筒下端内具有圆孔，圆孔处设有开口，圆孔的直径和开口尺寸均大于上螺母的外接圆直径。该结构，由于第二下套筒下端为圆孔，当在拧紧上螺母时，不会对下螺母产生作用力，解决了采用第二开口套筒实现对上螺母拧紧而干涉到下螺母的技术问题。

进一步的，第一面板上设有方孔，所述的扭矩放大器的输出端设有方头，在扭矩放大器的输入端具有方孔，扭矩放大器的方头插入到第一面板的方孔内，扭矩扳手的方头插入到扭矩放大器的方孔内。

进一步的，第二面板上设有方孔，所述的扭矩放大器的输出端设有方头，在扭矩放大器的输入端具有方孔，扭矩放大器的方头插入到第二面板的方孔内，扭矩扳手的方头插入到扭矩放大器的方孔内。

进一步的，扭矩放大器的最大输出扭矩为3500N·m，扭矩放大倍数为1:25，扭矩放大器的外径D≤70mm。采用上述扭矩放大器参数，一方面操作人员能用较小的力实现对高强螺栓给定较大的预紧力，同时扭矩放大器不会有与主弦杆发生干涉现象。

进一步的，扭矩扳手的力臂作用长度为0.5m。

附图说明

图1为塔身的结构示意图。

图2为连接耳与主弦杆连接的第一种结构示意图。

图3为连接耳与主弦杆连接的第二种结构示意图。

图4为连接耳与主弦杆连接的第三种结构示意图。

图5为连接耳与主弦杆连接的第四种结构示意图。

图6为专用工具的示意图。

图7为第一开口套筒的剖视图。

图8为图7中A向示意图。

图9为图7中B向示意图。

图10为第二开口套筒的剖视图。

图11为图10中C向示意图。

图12为图10中D向示意图。

图13为扭矩放大器的示意图。

图14为扭力扳手的示意图。

图15为新增标准节放入到回转总成下平面和塔身顶部之间的示意图。

图16为旋入下螺母的示意图。

图17为利用第一开口套筒、扭矩放大器和扭力扳手对下螺母给定预紧力矩的示意图。

图18为旋入上螺母的示意图。

图19为利用第二开口套筒、扭矩放大器和扭力扳手对上螺母给定预紧力矩的示意图。

图20为利用电动扭力扳手对上下螺母施加预紧力矩的视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，塔身200由标准节100连接而成，标准节之间的连接通过穿过主弦杆两端连接耳101的高强螺栓102实现，并用下螺母103、上螺母104锁紧。

如图2至图5所示，为几种连接耳101与标准节主弦杆1001之间的连接结构图。其中，如图2至图4所示，连接耳101连接在标准节主弦杆1001的转角处，且连接耳101中心到主弦杆1001侧边的距离为L，如图5所示，连接耳101连接在标准节主弦杆1001的侧边上，且连接耳101中心到主弦杆1001侧边的距离为L，以上结构是目前大部分塔身所对应的结构，其中L的值都非常的小。如本申请在背景技术中所记载的，虽然采用开口扳手可给定预紧力，但操作不方便，所有的高强螺栓无法得到均匀的预紧力，也无法知晓给定的预紧力是多少。因此，本发明采用了专用工具来给定高强螺栓一设定的预紧力。

如图6所示，专用工具包括第一开口套筒1、扭矩放大器2及扭力扳手3，其中第一开口套筒1也可用第二开口套筒替换。

如图7至图9所示，所述的第一开口套筒1包括第一下套筒11及连接在第一下套筒11上端的第一面板12，第一下套筒11具有能卡入到下螺母上的开口111，第一下套筒11内具有与下螺母对应的卡槽，在第一面板12上设有方孔121。采用该结构的第一开口套筒1，由于连接耳101与主弦杆1001的距离小，因此，通过开口111能将第一开口套筒1卡入到下螺母内，并利用卡槽与下螺母的配合实现对下螺母的拧紧；由于设置了第一面板12，则能提高整个第一开口套筒的强度，同时，方孔121便于插接扭矩放大器的方头，实现扭矩放大器2与第一开口套筒1之间的扭力传递。在给下螺母施加扭力时，由于第一开口套筒1的旋转角度小，因此，除开口111之外的其他部分不会与主弦杆发生干涉现象。

如图10至图12所示，第二开口套筒1a包括第二下套筒11a及连接在第二下套筒11a上端的第二面板12a，第二下套筒11a具有能卡入到上螺母上的开口111a，第二下套筒11a内具有与上螺母对应的卡槽，在第二下套筒11a的下端内具圆孔和开口，且孔径和开口尺寸均大于螺母外接圆直径，该结构，由于第二下套筒11a下端为圆孔和开口112a，当在拧紧上螺母时，不会对下螺母产生作用力，解决了采用第二开口套筒实现对上螺母拧紧而干涉到下螺母的技术问题；在第二面板12a上设有方孔121a。采用该结构的第二开口套筒1a，由于连接耳101与主弦杆1001的距离小，因此，通过开口111a能将第二开口套筒1a卡入到上螺母内，并利用卡槽与上螺母的配合实现对上螺母的拧紧；由于设置了第二面板12a，则能提高整个第二开口套筒的强度，同时，方孔121a便于插接扭矩放大器的方头，实现扭矩放大器2与第二开口套筒1a之间的扭力传递。在给上螺母施加扭力时，由于第二开口套筒1a的旋转角度小，因此，除开口111a之外的其他部分不会与主弦杆发生干涉现象。

如图13所示，所述的扭矩放大器2的输出端设有方头21，在扭矩放大器的输入端具有方孔22，扭矩放大器还具有反作用力臂23，该反作用力臂根据连接耳101与主弦杆1001之间的特定结构设计，在本实施方式中，反作用力臂为L形。为适用于本发明连接耳与主弦杆之间距离小的特殊结构，采用现有的扭矩放大器无法进行操作，因此，必须保证扭矩放大器的外径D≤70mm，同时又要保证有较大的放大倍数，因此，需要增长现有扭矩放大器的长度，并多设计一级变速齿轮。

如图14所示，扭力扳手为现有的扭力扳手，其中，扭矩扳手的力臂作用长度为0.5m。

塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法如下步骤。

（1）如图15所示，塔机垂直于基础的部件包括塔身200和回转总成及以上部分201，在塔身200和回转总成及以上部分201之间设有套架300，套架300上具有工作平台400和标准节引进平台500。利用套架300将与套架上端连接的回转总成及以上部分201升高，使得位于套架处的塔身顶部标准节与回转总成下平面之间的高度大于一个标准节的高度。

（2）如图15所示，把增加的标准节600通过套架引进平台500将新增的标准节600放在塔身200顶部并与塔身顶部标准节对正，卸下新增的标准节600上的引进滚轮，将新增标准节600的主弦杆下端面与塔身顶部标准节对正接触，这时新增标准节600除自身重力外，没有其他外载荷，而新增标准节600重心通过塔身200的中轴线，使得新增标准节600作用到塔身200的作用力均匀。

（3）如图15所示，将高强螺栓102穿过塔身顶部标准节与新增标准节之间的连接耳；如图16所示，在高强螺栓102上旋入下螺母103，并徒手分别将下螺母103拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力。

（4）如图17所示，将第一开口套筒1的开口方对准下螺母103并将第一开口套筒1卡入到下螺母103上，使第一下套筒端面与高强螺栓102上的垫圈接触，然后将扭矩放大器2的方头插入到方孔121内，将扭矩放大器反作用力臂23旋转后靠在主弦杆支点上，将事先标定好扭矩的扭力扳手3的方头插入到扭矩放大器的方孔内；往返摇动扭力扳手3，直到达到预紧力矩，完成对下螺母预紧后，依次取下专用工具。

（5）重复上述步骤（4），将其他的下螺母拧紧并让下螺母达到给定的预紧力矩。

（6）如图18所示，在高强螺栓102上旋入能与下螺母103接触的上螺母104，并徒手分别将上螺母104拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力；将第二开口套筒1a的开口方对准上螺母104并将第二开口套筒卡入到上螺母104上，使第二开口套筒端面与高强螺栓上的垫圈接触，然后将扭矩放大器2的方头插入到方孔121a内，将扭矩放大器反作用力臂23旋转后靠在主弦杆支点上，将事先标定好扭矩的扭力扳手3的方头插入到扭矩放大器的方孔内；往返摇动扭力扳手3，直到达到预紧力矩，完成对上螺母预紧后，依次取下专用工具。

（7）重复上述步骤（6），将其他的上螺母拧紧并让上螺母达到给定的预紧力。

在本发明中，如图20所述，扭力扳手也可以为电动扭力扳手，这样，操作更加的省力，操作更加的方便。

如果准备有两套组合工具，四人分两组同时在标准节主弦杆对称方向，操作效率会更高。

标准节同一支承面上的高强螺栓全部完成预紧工序后，即可以按使用说明书的步骤转入下一步的工序。

塔机塔身拆卸时，操作方法如下：首先使塔身顶部被拆标准节达到以上步骤（2）的受力状态。接下来，采用专用工具，先拆上螺母，再拆下螺母，依次完成同一支承面所有螺栓的拆卸。

上述操作方法，将新增标准节600主弦杆下端面与塔身200的顶部对正接触，这时新增标准节600除自身重力外，没有其他外载荷，而新增标准节600重心通过塔身200的中轴线，使得新增标准节600作用到塔身的作用力均匀，当将高强螺栓102穿过新增标准节600与塔身200顶部标准节之间的连接耳时，其受力也均匀，当利用专用工具给定下螺母103和上螺母104预紧力时，能保证各高强螺栓的预紧力矩均匀。在旋入下螺母103和上螺母104时，先徒手分别将下螺母103和上螺母104拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力，最后用专用工具给定高强螺栓102设定的预紧力，这样就可以减少扭力扳手的往返摆动次数，使得操作更加的方便。由于现有的连接耳到主弦杆之间的距离有限，因此，采用普通的套筒无法将套筒套入到下螺母和上螺母上，因此，本发明特设计了第一开口套筒1和第二开口套筒1a，该第一套筒1既能从开口卡入到下螺母103内，且由于下螺母103已经进行了预拧紧，因此，第一开口套筒1只需要旋转较小的角度即能让下螺母达到预定的预紧力，这样，第一开口套筒1除开口的其他部分也不会有与主弦杆发生干涉现象，第二套筒1a也是同样的道理，使得该专用工具的适用范围广；由于采用了扭矩放大器2，这样，即使需要较大的预紧力，但扭力扳手3所需要的力小，从而可要求扭力扳手3的力臂小，因此，在足够小的空间内也能实现拧紧工作，在给定高强螺栓预紧力时，当螺栓达到相应的预紧力矩时，扭力扳手3能自动发出信号“嗒”的一声报警，同时有明显的振动，从而完成一副螺栓的预紧工作。因此，在专用工具组合使用下，能达到操作方便、省力、施工效率高的目的。另外，该操作只需要在套架的平台上进行即可，因此，提高了安全性能。再有，该专用工具的结构简单，操作简单，因此，操作人员能很快掌握操作技能，对操作人员的专业要求低。

Claims (5)

1.一种塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）利用套架将与套架上端连接的塔机回转总成及以上部分升高，使得回转总成下平面与塔身顶部标准节之间的高度大于一个标准节的高度；

（2）把增加的标准节通过套架引进平台，将新增的标准节放在塔身顶部并与塔身顶部标准节对正，卸下新增的标准节上的引进滚轮，将新增标准节的主弦杆下端面与塔身顶部对正接触；

（3）将高强螺栓由下至上穿过塔身顶部标准节与新增标准节之间的连接耳；在高强螺栓上旋入下螺母，并徒手分别将下螺母拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力；

（4）将第一开口套筒的开口方对准下螺母并将第一开口套筒卡入到下螺母上，使套筒端面与高强螺栓上的垫圈接触，然后将扭矩放大器连接到第一开口套筒上，将扭矩放大器反作用力臂旋转后靠在主弦杆支点上，将事先标定好扭矩的扭力扳手连接到扭矩放大器上；往返摇动扭力扳手，直到达到预紧力矩，完成对下螺母预紧后，依次取下专用工具；

（5）重复上述步骤（4），将其他的下螺母拧紧并让下螺母达到给定的预紧力；

其中，专用工具包括第一开口套筒、扭矩放大器及扭力扳手；所述的第一开口套筒包括第一下套筒及连接在第一下套筒上端的第一面板，第一下套筒具有能卡入到下螺母上的开口；

在高强螺栓上旋入能与下螺母接触的上螺母，并徒手分别将上螺母拧紧到位，再用普通扳手初施预紧力；将第二开口套筒的开口方对准上螺母并将第二开口套筒卡入到上螺母上，使第二开口套筒端面与高强螺栓上的垫圈接触，然后将扭矩放大器连接到第二开口套筒上，将扭矩放大器反作用力臂旋转后靠在主弦杆支点上，将事先标定好扭矩的扭力扳手连接到扭矩放大器上；往返摇动扭力扳手，直到达到预紧力矩，完成对上螺母预紧；所述的第二开口套筒包括第二下套筒及连接在第二下套筒上端的第二面板，第二下套筒具有能卡入到上螺母上的开口，第二下套筒下端内具有圆孔，圆孔处设有开口，圆孔的直径和开口尺寸均大于下螺母的外接圆直径。

2.根据权利要求1所述的塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法，其特征在于：第一面板上设有方孔，所述的扭矩放大器的输出端设有方头，在扭矩放大器的输入端具有方孔，扭矩放大器的方头插入到第一面板的方孔内，扭矩扳手的方头插入到扭矩放大器的方孔内。

3.根据权利要求1所述的塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法，其特征在于：第二面板上设有方孔，所述的扭矩放大器的输出端设有方头，在扭矩放大器的输入端具有方孔，扭矩放大器的方头插入到第二面板的方孔内，扭矩扳手的方头插入到扭矩放大器的方孔内。

4.根据权利要求1所述的塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法，其特征在于：扭矩放大器的最大输出扭矩为3500N·m，扭矩放大倍数为1:25，扭矩放大器的外径D≤70mm。

5.根据权利要求1所述的塔机用高强螺栓能达到给定预紧力矩的通用操作方法，其特征在于：扭矩扳手的力臂作用长度为0.5m。