螺栓拉伸器的原理及应用

１前言

在人类发展的历史上，尤其是进入工业时代

以后，螺纹联接作用越来越重要。随着工业技术的

不断发展，在钢铁行业、石油、石化行业，大型的化工机械、压力容器等设备的装配中，大型的螺栓联接至关重要。必要的预紧力控制是保证联接可靠性、紧密性的重要条件。传统的作业通过敲击扳手、或者加热螺栓的方法来实现装配。这些方法极易损伤螺栓和设备。而且经常会因为预紧力不均匀造成联接件变形、压力容器泄漏等事故，有很大的安全隐患。当前比较先进的预紧方式就是采用液压拉伸预紧技术，液压拉伸预紧使用螺栓拉伸器作为工具。

２

螺栓拉伸器的原理及特点

２．１

拉伸器的工作原理

螺栓拉伸器一般由液压泵、高压软管、压力表

和拉伸体组成。其中液压泵为动力源，压力表反映

泵的输出压力，高压软管联接液压泵和拉伸体。拉

伸体是实现螺栓液压拉伸的执行元件。主要由活塞缸、活塞、支承桥和拉伸螺母组成。结构如图１所示［１］。

工作时，动力源输出的高压油经高压软管输送至活塞缸３，在压力作用下活塞缸中的活塞上移，带动拉伸螺母向上移动。拉伸螺母与工作螺栓螺纹联接，从而拉长工作螺栓，使螺栓伸长达到所要求的变形量，变形控制在弹性变形范围之内，然

后进行预紧或拆卸作业，最后通过液力或者机械

螺栓拉伸器的原理及应用

李文华１，潇

然２，张河新１

（１．河南科技大学机电工程学院河南洛阳４７１００３；２．美国实用动力（上海）有限公司上海２００１３１）

摘要：介绍了螺栓拉伸器的工作原理及用途。结合实际，总结了螺栓拉伸器在使用过程中的注意事项。

关键词：螺纹联接；预紧力；螺栓拉伸器中图分类号：ＴＧ９１

文献标识码：Ｂ

文章编号：１６７２－４８５２（２００６）０３－００４９－０２

Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｏｌｔｔｅｎｓｉｏｎｅｒ

ＬＩＷｅｎ－ｈｕａ１，ＸＩＡＯＲａｎ２，ＺＨＡＮＧＨｅ－ｘｉｎ１

（１．ＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｃｔｕａｎｔＣｈｉｎａＬｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１３１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｕｓｅｏｆｔｈｅｂｏｌｔｔｅｎｓｉｏｎｅｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｔｅｍｓｄｕｒｉｎｇｕｓｉｎｇｔｈｅｂｏｌｔｔｅｎｓｉｏｎｅｒａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅａｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ｐｒｅｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇｆｏｒｃｅ；ｂｏｌｔｔｅｎｓｉｏｎｅｒ

收稿日期：２００６－０８－２３．

作者简介：李文华（１９８０－），男．硕士，主要研究方向：机械

设计及理论，有限元分析．

１、６．拨杆２．活塞３．活塞缸４．密封圈５．支撑桥７．拉伸螺母８．螺母套

图１拉伸体的结构

哈尔滨轴承

Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２００６

第２７卷第３期

２００６年９月

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＢＥＡＲＩＮＧ

回位的方式使工作螺栓回复原来的形状，完成作业。

２．２螺栓拉伸器的特点

螺栓拉伸器使用纯拉力直接拉长螺栓，无扭剪力和侧向力，对联接的接触面无摩擦损伤，是精确控制螺栓预紧力的最佳方法。比起液压扭矩扳手，优点是反应迅速、精确，无扭转应力、无摩擦损伤、可同步预紧多个螺栓；因此螺栓拉伸器在对预紧力要求较严的场合应用更为广泛。缺点是需要足够的伸长量，因而在轴向空间狭窄的使用场合受到很大限制。

３螺栓拉伸器的使用

３．１使用方式

螺栓拉伸器可以单个使用，也可以成组使用。多个拉伸器并联使用，不仅能够提高效率，而且更能够保证多个螺栓受力的均匀性。这在高压密封的法兰联接中显得尤为重要。当螺栓中心距小，径向尺寸受限制时，也可以采用双极的结构形式，牺牲轴向尺寸来保证径向尺寸。在外径不变的情况下，使活塞的有效面积增倍，产生的作用力加倍。在材料、密封技术的支持下，也可以提高泵的输出压力来增大拉伸器的拉力，以满足不断发展的高强度、大扭矩螺栓的作业要求。当前，根据要求为特定的设备开发专用的螺栓拉伸器是一种趋势。如美国实用动力公司为货运机车东风８Ｂ使用的２８０Ｂ柴油机开发的ＢＴＲ系列拉伸器，在上海、乌鲁木齐、库尔勒等机务段广泛使用。又如美国实用动力公司为沙钢集团连铸机Ｍ１００螺栓开发的专用拉伸器，最大顶升拉力可达到５００ｔ。为使用单位解决了螺栓装配过程中的困难。

３．２螺栓拉伸器使用时的注意事项

螺栓拉伸器属于超高压产品，应该正确的使用，否则不能达到预期效果，甚至可能发生危险。

（１）使用之前必须计算油压，以免工作压力过大，超出螺栓的承受能力，使螺栓发生塑性变形，破坏螺栓。螺栓拉伸器产生的拉伸力等于动力源的输出压力与活塞有效面积的乘积。因此，可以根据使用螺栓的强度等级计算许用应力，从而反求泵的输出压力。确保螺栓的变形处于弹性变性之内，在不破坏螺栓的前提下完成工作。

（２）在加压的过程中，应尽量均匀加压。每提高一定的压力，要稳压后再提高，以避免过大的冲击拉力，影响螺栓的预紧效果。

（３）在拉伸过程中，要注意拉伸器的最大设计行程。超过最大行程，轻则切坏密封件，重则发生安全事故。一般拉伸器均有最大行程警示线，要求使用者在使用过程中随时注意最大行程。

（４）在使用拉伸器拆卸螺栓的时候，当拉伸螺母旋紧后，要旋松３／４－１圈左右，以免在螺栓弹性复位时，将拉伸螺母拉紧在活塞上。当对螺栓进行预紧时，不存在这样的问题，这部分力主要由工作螺母而不是拉伸螺母来承受［２］。

（５）分步预紧多个螺栓时，为了减少不同步骤预紧的螺栓相互之间的影响，应该合理的安排螺栓预紧的次序与拉伸力。一般应该按照对称的原则来安排次序。例如，用单个拉伸器对８个螺栓的法兰盘预紧时，应采用如图２所示顺序［３］。而每个

步骤的拉伸力控制较为复杂，因为如上图的法兰盘中，后预紧的螺栓肯定要对先预紧的产生影响。因此在对法兰盘预紧时，推荐使用多个拉伸器并联使用，以减少不同步骤预紧的螺栓相互之间的影响。

４结束语

实践证明，螺栓拉伸器在液压大螺栓的预紧、拆卸过程中能够确保螺栓联接的质量和精度，起着越来越重要的作用。其使用过程中的科学性和精确性是其广泛应用的基础。

参考文献：

［１］窦纯玉．两种新型液压拉伸器［Ｊ］．机械工程师，２００３，２．［２］ＴｈｅＲｅｆｅｒｅｎｃｅＨａｎｄｂｏｏｋｆｏｒＢｏｌｔｅｄＪｏｉｎｔｓ．美国实用动力（上海）有限公司．

［３］ＢｏｌｔＴｅｎｓｉｏｎｉｎｇＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｎｕａｌ．美国实用动力（上海）有限公司．

（编辑：王立新）图２法兰盘螺栓预紧顺序

哈尔滨轴承第２７卷５０

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