CN110509228A - 一种水电厂接力器活塞杆紧固装置及其使用方法 - Google Patents

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曾学文
范道芝
陈华
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Abstract

本发明公开了一种水电厂接力器活塞杆紧固装置及其使用方法，属于水利水电设备技术领域，其包括设置于接力器活塞杆外缘且用于传递预紧载荷的本体；靠近耳柄设置于接力器活塞杆外缘且用于传递预紧载荷和保护本体的受力垫片；用于产生预紧载荷且直接作用于受力垫片的顶推螺栓；所述本体上设置有与顶推螺栓相配合的孔洞，所述孔洞轴向贯穿本体。本发明的目的是提供一种紧固效果好，拆卸方便，解决活塞杆周向转动问题的水电厂接力器活塞杆紧固装置及其使用方法。

Description

一种水电厂接力器活塞杆紧固装置及其使用方法
技术领域
本发明属于水利水电设备技术领域，具体涉及一种水电厂接力器活塞杆紧固装置及其使用方法。
背景技术
接力器与控制环连接，接力器通过活塞运动，实现控制环的圆周往复运动，与控制环相连的连板将转动力矩输送至与之铰接的导叶拐臂，从而实现对导叶开度的控制，进而完成水轮机机组有功负荷的增减或开停机。
如图1所示，接力器活塞杆一端与接力器连接，接力器活塞杆另一端装配于耳柄内螺纹中，为了保证接力器行程满足要求，接力器活塞杆紧固结构采用轴向外加螺母预紧防松，使用活塞杆螺母对接力器活塞杆进行紧固，若接力器活塞杆紧固不到位，接力器活塞杆将发生周向转动，致使接力器行程不满足要求，出现导叶开度不满足设定要求，导致水轮机机组有功负荷的增减异常或水轮机机组开停机的异常。
现有的活塞杆螺母为六角螺母，随着水轮机容量、尺寸等参数的提高，使接力器尺寸不断增大，致使接力器活塞杆直径都比较大，活塞杆螺母相也比较大，活塞杆螺母预紧力矩相对也非常大，由于空间位置受限制，活塞杆螺母主要靠人工用自制扳手进行敲打紧固，无法精确紧固力矩满足技术要求，在接力器活塞的日常运动过程中，由于进出油不均匀产生周向力矩，活塞杆螺母紧固不到位从而导致活塞杆周向转动。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种紧固效果好，拆卸方便，解决活塞杆周向转动问题的水电厂接力器活塞杆紧固装置及其使用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种水电厂接力器活塞杆紧固装置，所述接力器活塞杆一端与接力器连接，接力器活塞杆另一端装配于耳柄内螺纹中，靠近耳柄一端的接力器活塞杆上设置有紧固装置，所述紧固装置包括设置于接力器活塞杆外缘且用于传递预紧载荷的本体；靠近耳柄设置于接力器活塞杆外缘且用于传递预紧载荷和保护本体的受力垫片；用于产生预紧载荷且直接作用于受力垫片的顶推螺栓；所述本体上设置有用于本体与接力器活塞杆连接的第一螺纹；所述本体上设置有与顶推螺栓相配合的孔洞，孔洞内壁设置有使顶推螺栓产生预紧载荷的第二螺纹，所述孔洞轴向贯穿本体。
优选的是，所述本体为两端开口的中空圆柱形结构，所述本体内壁设置有用于本体与接力器活塞杆连接的第一螺纹。
优选的是，以本体的横截面圆心为基准，孔洞对称设置于本体上，所述孔洞的数量为偶数。
优选的是，所述受力垫片为中空环形结构，受力垫片的内径数值与本体的内径数值相同。
其使用方法包括以下步骤：(1)将受力垫片和本体放置于接力器活塞杆上，将顶推螺栓预安装于本体上，受力垫片靠近耳柄设置，预安装完成后，受力垫片与本体接触；(2)选择本体上任意两个对称设置的顶推螺栓，使用50％的额定扭矩分别对其进行紧固；(3)选择本体上其余未进行紧固的顶推螺栓，使用50％的额定扭矩分别对其进行对称紧固；(4)使用75％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓；(5)使用75％的额定扭矩对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓；(6)使用100％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓；(7)使用100％的额定扭矩，按顺时针顺序对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓；(8)顶推螺栓紧固完成后，复查所有顶推螺栓的紧固程度，最终紧固扭矩要求为额定扭矩的100％～105％。
工作原理为：当拧紧顶推螺栓时，产生的预紧载荷直接作用于受力垫片，对多个顶推螺栓施加相对较小的扭矩即可得到高的预紧载荷，预紧载荷由本体传导；受力垫片用于传递预紧载荷，同时保护本体及耳柄；由顶推螺栓产生的预紧载荷和顶推螺栓头部的反作用力使受力垫片和耳柄紧密连接；只要本体上的预紧载荷大于或等于接力器活塞杆紧固要求的预紧载荷，我们就能保证接力器活塞杆不会松动，从而保证接力器活塞杆不会周向转动。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
1、使用手动力矩扳手就能精确预紧本体上的每一条顶推螺栓；
2、通过预紧顶推螺栓就能使整个紧固结构达到活塞杆技术要求的预紧力；
3、使用过程中，紧固结构不会松动，解决活塞杆周向转动的问题；
4、工具简单，拆装时间短，劳动成本低：只需普通扭矩扳手即可完成，不需要大锤敲击等传统的螺栓紧固方法；
5、省时省力，安装拆卸简便，可多人同时操作，也可用气动扳手紧固；
6、紧固牢靠，只要安装正确，就可以抵抗交变载荷、振动等压缩机特有工况，大大降低由于安装问题导致的停机时间；
7、预紧力精确，可实现精确紧固控制，使顶推螺栓张力保持均匀一致；
8、适合狭小空间，不需要很大空间就可以实现紧固装置的快速拆装；
9、柔性强，可以增加连接的弹性，这种连接可更加有效的承受高温和冲击；
10、避免顶推螺栓断裂，安装后，本体产生微量变形，将集中在前几道螺纹上的应力释放，精确的负载控制及释放应力的特性，避免了顶推螺栓的断裂；
11、经济实用，相对其他紧固方法要经济的多，并可重复使用。
附图说明
图1为现有设备安装位置结构示意图；
图2为本发明安装位置结构示意图；
图3为本发明结构示意图；
图4为图3之俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2-图4所示，一种水电厂接力器活塞杆紧固装置，所述接力器活塞杆3一端与接力器连接，接力器活塞杆3另一端装配于耳柄1内螺纹中，靠近耳柄1一端的接力器活塞杆3上设置有紧固装置，所述紧固装置包括设置于接力器活塞杆外缘且用于传递预紧载荷的本体5；靠近耳柄1设置于接力器活塞杆3外缘且用于传递预紧载荷和保护本体5的受力垫片6；用于产生预紧载荷且直接作用于受力垫片6的顶推螺栓4；所述本体5上设置有用于本体5与接力器活塞杆3连接的第一螺纹；所述本体5上设置有与顶推螺栓4相配合的孔洞7，孔洞7内壁设置有使顶推螺栓4产生预紧载荷的第二螺纹，所述孔洞7轴向贯穿本体5。
所述本体5为两端开口的中空圆柱形结构，所述本体5内壁设置有用于本体与接力器活塞杆3连接的第一螺纹。
以本体5的横截面圆心为基准，孔洞7对称设置于本体5上，所述孔洞7的数量为偶数。
所述受力垫片6为中空环形结构，受力垫片6的内径数值与本体5的内径数值相同。
其使用方法包括以下步骤：(1)将受力垫片6和本体5放置于接力器活塞杆3上，将顶推螺栓4预安装于本体5上，受力垫片6靠近耳柄1设置，预安装完成后，受力垫片6与本体5接触；(2)选择本体5上任意两个对称设置的顶推螺栓4，使用50％的额定扭矩分别对其进行紧固；(3)选择本体5上其余未进行紧固的顶推螺栓4，使用50％的额定扭矩分别对其进行对称紧固；(4)使用75％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓4；(5)使用75％的额定扭矩对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓4；(6)使用100％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓4；(7)使用100％的额定扭矩，按顺时针顺序对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓4；(8)顶推螺栓紧固完成后，复查所有顶推螺栓4的紧固程度，最终紧固扭矩要求为额定扭矩的100％～105％。
具体实施列
以某水电厂为例，接力器固定螺栓为M190×6，其使用的接力器活塞杆预紧力要求为4664.4KN，使用本发明所述的紧固结构，本发明所述的紧固结构其设计的最大预紧力应为6318KN，对应的，以六颗顶推螺栓为例，每一颗顶推螺栓的额定扭矩为647N.M，因此计算出实际扭矩N＝4664.4×647/6318≈480N.M。
其包括以下步骤：
(1)将受力垫片6和本体5放置于接力器活塞杆3上，其中本体5通过手动旋转安装于接力器活塞杆3上，将顶推螺栓4预安装于本体5上，受力垫片6靠近耳柄1设置，预安装完成后，受力垫片6与本体5接触；
(2)选择本体5上任意两个对称设置的顶推螺栓4，使用50％的额定扭矩分别对其进行紧固；
(3)选择本体5上其余未进行紧固的顶推螺栓4，使用50％的额定扭矩分别对其进行对称紧固；
(4)使用75％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓4；
(5)使用75％的额定扭矩对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓4；
(6)使用100％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓4；
(7)使用100％的额定扭矩，按顺时针顺序对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓4；
(8)顶推螺栓紧固完成后，复查所有顶推螺栓4的紧固程度，最终紧固扭矩要求为额定扭矩的100％～105％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种水电厂接力器活塞杆紧固装置，所述接力器活塞杆一端与接力器连接，接力器活塞杆另一端装配于耳柄内螺纹中，靠近耳柄一端的接力器活塞杆上设置有紧固装置，其特征在于，所述紧固装置包括设置于接力器活塞杆外缘且用于传递预紧载荷的本体；靠近耳柄设置于接力器活塞杆外缘且用于传递预紧载荷和保护本体的受力垫片；用于产生预紧载荷且直接作用于受力垫片的顶推螺栓；所述本体上设置有用于本体与接力器活塞杆连接的第一螺纹；所述本体上设置有与顶推螺栓相配合的孔洞，孔洞内壁设置有使顶推螺栓产生预紧载荷的第二螺纹，所述孔洞轴向贯穿本体。
2.根据权利要求1所述的一种水电厂接力器活塞杆紧固装置，其特征在于，所述本体为两端开口的中空圆柱形结构，所述本体内壁设置有用于本体与接力器活塞杆连接的第一螺纹。
3.根据权利要求2所述的一种水电厂接力器活塞杆紧固装置，其特征在于，以本体的横截面圆心为基准，孔洞对称设置于本体上，所述孔洞的数量为偶数。
4.根据权利要求3所述的一种水电厂接力器活塞杆紧固装置，其特征在于，所述受力垫片为中空环形结构，受力垫片的内径数值与本体的内径数值相同。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种水电厂接力器活塞杆紧固装置，其特征在于，其使用方法包括以下步骤：(1)将受力垫片和本体放置于接力器活塞杆上，将顶推螺栓预安装于本体上，受力垫片靠近耳柄设置，预安装完成后，受力垫片与本体接触；(2)选择本体上任意两个对称设置的顶推螺栓，使用50％的额定扭矩分别对其进行紧固；(3)选择本体上其余未进行紧固的顶推螺栓，使用50％的额定扭矩分别对其进行对称紧固；(4)使用75％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓；(5)使用75％的额定扭矩对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓；(6)使用100％的额定扭矩紧固步骤(2)所述的顶推螺栓；(7)使用100％的额定扭矩，按顺时针顺序对称紧固步骤(3)所述的顶推螺栓；(8)顶推螺栓紧固完成后，复查所有顶推螺栓的紧固程度，最终紧固扭矩要求为额定扭矩的100％～105％。
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