拉伸法螺栓安装是一种通过直接施加轴向拉力使螺栓产生弹性伸长,随后锁定螺母,利用材料回弹特性转化为预紧力的紧固工艺。
图1 螺栓连接预紧力
目前市场上使用的螺栓拉伸器主要依赖液压驱动来提供所需的拉伸力。液压拉伸器通常由液压泵、油管、液压缸等部件组成,通过液压油施加压力实现螺栓的拉伸,这类设备广泛应用于大型结构的安装和维护。
图2 液压拉伸器典型结构及组成
液压拉伸法工作原理
由高压油泵产生的油压,由液压传送软管传送到液压拉伸器的活塞面上,通过液压拉伸器上的拉伸头(有内螺纹)与被拉伸螺栓相互作用而使螺栓拉伸,到达设定压力后,通过拨棒或扳手旋紧螺母,使螺母与被紧固件表面正确贴合,泄压后达到紧固螺母的目的。
最终螺栓上获得的轴力与液压拉伸器设定的压力有对应的计算转换方式,可以根据螺栓夹紧部位的长细比、夹紧部位长度、螺栓公称直径进行计算。
拉伸法螺栓安装的优势
精准控制:不受螺纹摩擦系数、螺栓尺寸公差的影响,可以得到更为精确的螺栓载荷,降低安装分散性。
更高效、更均匀:可对多个螺栓进行同步拉伸,使整圈螺栓受力均匀,得到均衡的载荷。
更有效的拧紧方式:拉伸方式对螺栓进行紧固得到的剩余载荷和有效载荷要比力矩方式更大。
满足高质量紧固要求:如法兰螺栓连接,可受力均匀地实现接合,真正地防止泄漏。
目前在造船、石油化工、电力、冶金、桥梁、铁路和重型机械等工业领域广泛应用拉伸法螺栓安装,且已成为核电、风电、石化等高端工业的标准工艺。
核电领域:
现役核电站中反应堆冷却剂泵主螺栓紧固方式主要是电加热法和液压拉伸法,电加热法主要是加热拉伸,液压拉伸主要是常温轴向力拉伸,两种拉伸方式各有优缺点,在核电领域会根据情况择优而用。
风电领域:
拉伸法通常用于大型螺栓或高强度螺栓的紧固。该方法可以精确地控制预紧力,在风电行业应用广泛。相对于其他螺栓紧固方法,采用液压拉伸法紧固螺栓,具有操作过程简单、对螺栓联接副无扭矩系数要求、螺栓受力简单、预紧力精度高等优点,在大型风电机组装配过程中,液压拉伸法紧固螺栓已获得良好的效果。
法兰密封:
拉伸方式对螺栓进行紧固得到的剩余载荷和有效载荷要比力矩方式更大,拉伸方式更适用于紧固精度要求较高的接合应用,能使法兰受力均匀地实现接合,真正地防止泄漏。
液压拉伸器是目前拉伸法螺栓安装用到最多的安装工具,尽管液压拉伸器在工业紧固领域应用广泛,但其存在一些缺点而使拉伸法安装螺栓收到限制。
成本问题 | 液压拉伸器搭配的液压站制造和维护成本高,经济性差难以大规模普及。 |
便携性差 | 液压拉伸系统的体积大、重量重,携带不便。 |
特殊工况限制: | 适用于M20以上大规格螺栓安装,无法满足小规格螺栓的拉伸法安装;由于外部供电的要求,野外很多场景安装受限。 |
针对现有大型螺栓拉伸器存在的受限问题,昊宇睿联开发了一款微型智能螺栓拉伸器,适用于M6-M20螺栓以及小尺寸法兰等。
图3 微型智能螺栓拉伸器
较于传统的液压拉伸方法,微型智能螺栓拉伸器通过内螺纹套转动拉伸螺纹紧固件,提高了装置便携性和安装效率,并降低了装置的成本。
产品优势
降低安装成本:价格低于液压拉伸器;
便携性高:大小与普通扭力扳手类似;
填补空缺:解决了小规格螺栓无法使用拉伸法安装的问题;
提高安装质量:精准控制预紧力,降低螺栓装配分散性;
一机多用:支持多种安装方法(扭矩法、转角法、扭矩-转角法、拉伸法);
自带锂电池:无需外接电源。
产品性能
兼容螺栓范围M6-M20不同等级螺栓;
智能紧固工具,支持数据上传、拧紧质量分析;
实时显示拉伸载荷、拧紧力矩、扭转角度;
支持扭矩法、转角法、扭矩-转角法、拉伸法安装;
实时监测和调节拉伸力,确保预紧力精度;
支持云端群控,控制中心一键给所有终端下发拧紧参数设置;
图4 微型智能螺栓拉伸器组件构成
图5 微型智能螺栓拉伸器使用中
图6 微型智能螺栓拉伸器屏幕显示1
图7 微型智能螺栓拉伸器屏幕显示2
适用场景
适用于对预紧力要求严苛且空间受限的场合,主要应用于航空、航天、核电、石油化工、新能源(如风电、氢能)、轨道交通及汽车制造等领域,解决高压密封法兰连接、高载荷抗振动装配(如火箭舱段、反应堆容器、发动机部件)等关键需求。