超高液压螺栓拉伸器的安全系数评定与试验研究
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７ ２
液 压 与 气动
２ ０ １ ３年 第 ４期
超 高 液 压 螺 栓 拉伸 器 的 安全 系数 评 定 与试 验 研 究
梁 卫兵 ， 张江涛 ， 徐 海 旭
Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ Ａｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｈｉ ｇ ｈ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｂ ｏ ｌ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ
液压 螺栓拉 伸器 是一种 专 门用 于螺栓 紧 固和扯 卸 的工具 ， 运 用液压 系 统使被 紧螺 栓拉 伸达 到预定 载荷 ， 然后 被机 械地锁 定在 紧 固件 ， 从 而 达到 预紧 的 目的 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — ３ １
中 。本文 主要 利用有 限元 研 究 与试 验 相 结 合 的方 法 ， 对３ ０ ０ Ｍ Ｗ 超 临界机组 用超 高液 压螺栓 拉 伸器 的安 全
关 键词 ： 螺栓拉 伸 器 ； 安 全 系数 ； 优 化设 计 ； 试验研 究
中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７ 文献标 志码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ０ ７ ２ － ０ ４
引言
１ 螺栓 拉伸 器的 结构及 设计 参数 １ ． １ 拉 伸 器的设 计参数及 工况 活 塞 内径 ： ９ １ ｍ ｍ； 液压 面积 ： ５ １ ８ ５ ｉ ｎ ｎ ； 活 塞 行
Ｌ Ｉ ＡＮＧ Ｗｅ ｉ — ｂ ｉ ｎ ｇ，Ｚ ＨＡＮ Ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ — ｔ ａ ｏ ，ＸＵ Ｈａ ｌ — Ｘ Ｕ
（ 上 海 电力 修 造 总 厂 有 限 公 司 ， 上海
２ ０ １ ３ １ ６ ）
摘
要： 该文采 用有限元 仿真 与试 验研 究相 结合 的方 法对 超 高压 螺栓 拉 伸 器 的安 全 系数 进行 评 定 。首
在火 电及 核 电设 备 装 配 中 ， 大 型 的螺栓 连 接 至 关
重要 ， 它 既可 以保证 联 接 件 问 的 紧密 性 、 可靠性 ， 也 能
确保 其 刚度和 稳定性 。螺栓 预紧力 是保 证螺 栓联 接质 量 的重要 因素 。传 统上 大型 螺栓一 般榔 头 敲击扳 手或 采 用力 矩扳手 的方 法 ， 重 要 设 备也 可 采 用 螺 栓加 热 的
时间， 即从 空 载 起 动 到 整 个 系统 的 额 定 工 作 压 力 为
１ ４ ０ ＭＰ ａ ； 液压 系统 保压 区段 ， 此 时机 械 部 分 完 成 螺母 旋转及 测量 ； 最后 为 拉伸 器 液 压 系 统慢 速 卸 荷 及快 速
卸荷 。
１ ． ２ 拉 伸 器 的结构 工作原 理
性、 可靠性 进行 探讨 。 翻转 。采 用现 场全 气动 的控制 方式 也极 大地 提高 了设 备 的安全 性和 自动 化程 度 ， 该 系统 经 试 用后 得 到 了企
业 的一致 好评 。
参考文献 ：
作者简介 ： 梁卫 兵 （ １ ９ ５ ９ 一） ， 男， 上 海人 ， 高级 工程 师 ， 硕 士 主持锅炉给水泵 、 偶合器 、 焊接材料等产品的研发与制造工作 。
不 到 预期 的效果 。 目前 国际上广 泛采 用液 压螺栓 拉伸 器 实 现大 型螺栓 的预 紧 ， 它 结构 紧凑 ， 操作 方便安 全经 济； 多 个螺 栓 同步拉 伸 ， 使 整 圈螺 栓 受 力 均 匀 ； 紧 固精 度高 ， 无摩 擦 均 匀 地 实 现 接 合 ， 装 配率高¨ 。上 电修 借 鉴 先进 国家 的经验 ， 在 国 内现 有 技术 基 础 上 研 制 出 了超 高压超 小空 间 的液 压 拉 伸器 专 用 工 具 ， 并 且 根据 不 同的作业 工况 定制 出相 应 的产 品 ， 成 功运 用 于 电 厂
先利 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软 件 对螺栓 拉伸 器 中关键 结构在 不 同工 况下进行 强度校 核 ， 并且优 化 结构进 而保证 应 力 水平 控 制在 安全 范围 内， 得 到合理 的安全 系数 ； 同时制定试 验 方案 ， 对 螺栓拉 伸 器进行模 拟 工 况试 验 ， 试验得 到 的 结果 与仿真 的 结果进 行对 比 ， 为结构 可 靠性 和安 全性提 供依 据 。
［ １ ］ 机械设计手册 编委会． 气压传 动与控 制 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 机械
［ ４ １ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ７ ８ ６ ． １ — ９ ３ ， 液 压 气 动 图形 符 号 ［ Ｓ ］ ．
２ ０ １ ３年第 ４期
液压 与气动
７ ５
基 Leabharlann Baidu 数 字 控 制 的 飞 机 气 动 活 门 测 试 台气 路 设 计
程： １ ０ ｍｍ； 额 定工作压 力 ： １ ４ ０ ＭＰ ａ ； 最大试验 压力 ：
１ ７ ５ ＭＰ ａ ； 油缸 材料 ： ２ ５ Ｃ ｒ ２ Ｍｏ Ｖ Ａ。
该 螺栓 拉伸器 工 作 一个 周 期 包 括 以下 过程 ： 升压
方 法来 实现 预 紧¨ Ｊ 。这 些 方法 不 仅 费 时 费力 ， 预 紧力 不 好控 制 ， 并 且对 设 备 、 螺 栓及 密 封 件 有 损 伤 ， 往 往 达
工 业 出版 社 ， ２ ０ ０ ７ ．
机械 设计 手册 ［ Ｍ］ ． 北京： 化 学 工 业 出 版 ［ ２ ］ 成 大先．
社 ， ２ ０ ０ ２ ．
［ ３ ］ 何存兴 ， 张铁华 ． 液压传动与气动传动［ Ｍ］ ． 武汉 ： 华 中科
技 大 学 出版 社 ， ２ ０ ０ ０ ．
李书 明 ， 但 敏 ，胡玉冰
Ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ Ａｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｔ ｆ
液 压 与 气动
２ ０ １ ３年 第 ４期
超 高 液 压 螺 栓 拉伸 器 的 安全 系数 评 定 与试 验 研 究
梁 卫兵 ， 张江涛 ， 徐 海 旭
Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ Ａｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｈｉ ｇ ｈ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｂ ｏ ｌ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ
液压 螺栓拉 伸器 是一种 专 门用 于螺栓 紧 固和扯 卸 的工具 ， 运 用液压 系 统使被 紧螺 栓拉 伸达 到预定 载荷 ， 然后 被机 械地锁 定在 紧 固件 ， 从 而 达到 预紧 的 目的 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — ３ １
中 。本文 主要 利用有 限元 研 究 与试 验 相 结 合 的方 法 ， 对３ ０ ０ Ｍ Ｗ 超 临界机组 用超 高液 压螺栓 拉 伸器 的安 全
关 键词 ： 螺栓拉 伸 器 ； 安 全 系数 ； 优 化设 计 ； 试验研 究
中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７ 文献标 志码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ０ ７ ２ － ０ ４
引言
１ 螺栓 拉伸 器的 结构及 设计 参数 １ ． １ 拉 伸 器的设 计参数及 工况 活 塞 内径 ： ９ １ ｍ ｍ； 液压 面积 ： ５ １ ８ ５ ｉ ｎ ｎ ； 活 塞 行
Ｌ Ｉ ＡＮＧ Ｗｅ ｉ — ｂ ｉ ｎ ｇ，Ｚ ＨＡＮ Ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ — ｔ ａ ｏ ，ＸＵ Ｈａ ｌ — Ｘ Ｕ
（ 上 海 电力 修 造 总 厂 有 限 公 司 ， 上海
２ ０ １ ３ １ ６ ）
摘
要： 该文采 用有限元 仿真 与试 验研 究相 结合 的方 法对 超 高压 螺栓 拉 伸 器 的安 全 系数 进行 评 定 。首
在火 电及 核 电设 备 装 配 中 ， 大 型 的螺栓 连 接 至 关
重要 ， 它 既可 以保证 联 接 件 问 的 紧密 性 、 可靠性 ， 也 能
确保 其 刚度和 稳定性 。螺栓 预紧力 是保 证螺 栓联 接质 量 的重要 因素 。传 统上 大型 螺栓一 般榔 头 敲击扳 手或 采 用力 矩扳手 的方 法 ， 重 要 设 备也 可 采 用 螺 栓加 热 的
时间， 即从 空 载 起 动 到 整 个 系统 的 额 定 工 作 压 力 为
１ ４ ０ ＭＰ ａ ； 液压 系统 保压 区段 ， 此 时机 械 部 分 完 成 螺母 旋转及 测量 ； 最后 为 拉伸 器 液 压 系 统慢 速 卸 荷 及快 速
卸荷 。
１ ． ２ 拉 伸 器 的结构 工作原 理
性、 可靠性 进行 探讨 。 翻转 。采 用现 场全 气动 的控制 方式 也极 大地 提高 了设 备 的安全 性和 自动 化程 度 ， 该 系统 经 试 用后 得 到 了企
业 的一致 好评 。
参考文献 ：
作者简介 ： 梁卫 兵 （ １ ９ ５ ９ 一） ， 男， 上 海人 ， 高级 工程 师 ， 硕 士 主持锅炉给水泵 、 偶合器 、 焊接材料等产品的研发与制造工作 。
不 到 预期 的效果 。 目前 国际上广 泛采 用液 压螺栓 拉伸 器 实 现大 型螺栓 的预 紧 ， 它 结构 紧凑 ， 操作 方便安 全经 济； 多 个螺 栓 同步拉 伸 ， 使 整 圈螺 栓 受 力 均 匀 ； 紧 固精 度高 ， 无摩 擦 均 匀 地 实 现 接 合 ， 装 配率高¨ 。上 电修 借 鉴 先进 国家 的经验 ， 在 国 内现 有 技术 基 础 上 研 制 出 了超 高压超 小空 间 的液 压 拉 伸器 专 用 工 具 ， 并 且 根据 不 同的作业 工况 定制 出相 应 的产 品 ， 成 功运 用 于 电 厂
先利 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软 件 对螺栓 拉伸 器 中关键 结构在 不 同工 况下进行 强度校 核 ， 并且优 化 结构进 而保证 应 力 水平 控 制在 安全 范围 内， 得 到合理 的安全 系数 ； 同时制定试 验 方案 ， 对 螺栓拉 伸 器进行模 拟 工 况试 验 ， 试验得 到 的 结果 与仿真 的 结果进 行对 比 ， 为结构 可 靠性 和安 全性提 供依 据 。
［ １ ］ 机械设计手册 编委会． 气压传 动与控 制 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 机械
［ ４ １ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ７ ８ ６ ． １ — ９ ３ ， 液 压 气 动 图形 符 号 ［ Ｓ ］ ．
２ ０ １ ３年第 ４期
液压 与气动
７ ５
基 Leabharlann Baidu 数 字 控 制 的 飞 机 气 动 活 门 测 试 台气 路 设 计
程： １ ０ ｍｍ； 额 定工作压 力 ： １ ４ ０ ＭＰ ａ ； 最大试验 压力 ：
１ ７ ５ ＭＰ ａ ； 油缸 材料 ： ２ ５ Ｃ ｒ ２ Ｍｏ Ｖ Ａ。
该 螺栓 拉伸器 工 作 一个 周 期 包 括 以下 过程 ： 升压
方 法来 实现 预 紧¨ Ｊ 。这 些 方法 不 仅 费 时 费力 ， 预 紧力 不 好控 制 ， 并 且对 设 备 、 螺 栓及 密 封 件 有 损 伤 ， 往 往 达
工 业 出版 社 ， ２ ０ ０ ７ ．
机械 设计 手册 ［ Ｍ］ ． 北京： 化 学 工 业 出 版 ［ ２ ］ 成 大先．
社 ， ２ ０ ０ ２ ．
［ ３ ］ 何存兴 ， 张铁华 ． 液压传动与气动传动［ Ｍ］ ． 武汉 ： 华 中科
技 大 学 出版 社 ， ２ ０ ０ ０ ．
李书 明 ， 但 敏 ，胡玉冰
Ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ Ａｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｔ ｆ