文章来源: 广船科技2004年第1期 杜冬海：SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的使用

SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的使用

杜冬海  广船国际技术中心

摘要：近年在轮机方面逐渐采用SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓代替传统的冷冻式紧配螺栓。本文针对SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的设计理念、使用、优点等方面作了分析和介绍。

关键词：紧配螺栓液压拉伸

社会要发展，生产力的不断提高是社会发展的关键。采用先进的生产技术，是造船行业提高效率、降低成本的必由之路。

在船厂的各种大型主要设备的安装过程中，技术人员广泛地使用了紧配螺栓，如主机齿轮箱、锚机、舵机的地脚螺栓，轴系法兰的联接螺栓等。本文主要是介绍用在轴系法兰联接的SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓。

SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓在国外多年前已广泛地使用，我公司在几年前从国外引入使用。SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓，顾名思义，该螺栓在使用时，通过液压膨胀力对螺栓进行径向膨胀和轴向拉伸作用，以达到螺栓与孔的紧配合和螺栓的紧固。

1.SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的组成

SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓主体一共由三部分组成：螺栓本体、中间锥套、螺母

(1) 螺栓本体，其实是根双头螺柱，但在设计方面又与普通螺柱有较大的区别。它两端也是螺纹，而中部是轴向带斜度的圆锥体；锥体表有深约1 mm的半圆状油槽，油槽呈螺纹状分布在锥面上，油槽离锥体两端一定距离处又以圆环状封闭槽结束。螺栓轴线中心的一端有一个油孔，该油孔往螺栓中部延伸，并在螺栓中部又通过一个径向油孔与上述封闭圆环状油槽相接。

(2)中间锥套，是一个外表面呈圆柱状、内表面带锥度的筒套。筒套的长度比螺栓中部圆锥体销短，而内表面锥度与其相同。

(3)螺母，是径向带孔的圆螺母。

2.SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的设计理念

SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓，由螺栓中部锥体与中间锥套配合，通过轴向液压膨胀力将螺柱向小锥端拉紧，而中间锥套由于中部受螺栓挤胀，使筒套在径向产生膨胀作用。筒套在其材料允许弹性变形范围内，充分膨胀至其外圆表面与螺栓孔内表面接触并胀紧，使其达到与普通紧配螺栓通过过盈配合产生的同等效果。而螺母的紧固，则是利用工具通过液压膨胀力将螺栓在轴向上、在螺柱材料允许弹性变形的范围内拉伸后，将螺栓两端螺母扳紧。在撤消对螺栓的液压膨胀后，螺栓在轴向的弹性回复力作用下，使螺母有了一个相对的拉伸固力，螺母就这样上紧了。

SCHHAF ExpaTen 液压紧配螺栓结构图


3.SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的应用
SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓一般是外购，但其使用参数通常由船厂或设计院向螺栓制造商提供，如传递扭矩、螺栓分布数量、节圆直径等。考虑到螺栓的安装配合质量，一般轴系法兰的螺栓孔内径会留有约2 mm加工余量，而螺栓的中间锥套其外圆直径也会留有约2 mm的余量。船厂将螺栓孔精加工完毕后，船厂便根据螺栓制造商提供的加工数据(一般可在工作资料中查到)，对中间锥套外圆作精加工。而船厂为保证螺母与法兰接触面贴合得好，通常会在法兰上刮平螺母的安装位置。这样，螺栓组件安装前的准备工作就完成了。

考虑到受力均匀，螺栓在同一法兰上一般呈对角两两装配次序进行。SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的装配通常按以下步骤进行：

(1) 将螺栓和中间锥套按配合方向一起放进螺栓孔，此过程螺与筒套不需作冷冻处理；

(2)参照制造商提供的预紧力，用液压工具，将中间锥套拉到位以及膨紧；

(3)将螺栓两端螺母旋入，并用扳手上紧；

(4)在中间锥套厚端所在的螺栓螺纹上，用液压工具将螺栓拉伸(拉伸力的大小参考制造商提供的参数)，然后将此端的螺母再次扳紧。将所有工具拆除后，由于受螺栓弹性变量回复力的作用，两端螺母向螺栓中部受力拉紧，与普通螺母用扭力扳手扳紧原理相仿。SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的拆卸程序与装配程序相反。

4.比较

与传统的紧配螺栓比较，SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓使用的优胜之处是装拆方便，可重复使用，对孔以及螺栓本身不造成伤害。

传统的紧配螺栓与孔之间往往是过盈配合或过渡配合。螺栓安装前需作冷冻处理，使螺栓收缩，以便于螺栓放入螺栓孔内。随着温度回升，螺栓膨胀，其配合处，便与孔膨紧，然后用扭力扳手将螺母拧紧就可以了。如果设备出现维修或该紧配螺栓需作临时拆卸时，传统的紧配螺栓的缺点就暴露出来。首先，螺栓的拆卸不便，必须制作特殊工具或以敲击方式将其从孔中取出来，过程缓慢；其次，多数被取出的螺栓的紧配合面和孔的紧配合面往往会有磨损，甚至因为拆卸过程的摩擦而将配合面烧坏。这种情况下，孔的内表面就需要重新加工，螺栓也会就此报废而需重新制作。

SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的设计使用刚好克服了上述的弊端。虽然SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓在工作情况下是呈紧配状态，但在自由状态下，中间锥套的外径是比配合孔的内径小的，故螺栓连筒套并不需要作任何额外的处理便可轻易放到孔里。而整个装配过程，两个工人仅需要花约5分钟便可轻松完成一套螺栓组件。至于拆卸方面，两个工人也只需花几分钟即可拆卸完一套螺栓组件，对螺栓和孔均无任何损伤。

5.推广
虽然我公司使用SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的时间不长，而且也只是局限于某些范围，但从使用效果反应，设计部门与施工部门对其均有不错的评价，SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓其固有的优点，既可简化工厂的工艺，在一定程度上缩短生产周期。在大力提倡科学造船的今天，若能较好地推广使用这种新技术，相信有助于提高业内的生产效率和生产质量。

’收稿日期：2003-11-21

广船科技2004年第1期’总第(83期) 杜冬海：SCHAAF ExpaTen 液压拉伸紧配螺栓的使用

SCHHAF ExpaTen 液压紧配螺栓用于马士基4400 TEU 集装箱船轴系法兰.


SCHAAF Expaten 液压紧配螺栓在欧洲被广泛使用在各种大型船舶轴系上


SCHAAF Expaten 液压紧配螺栓. 主机与轴系联接




SCHAAF Expaten 液压紧配螺栓在欧洲被广泛使用在各种大型船舶轴系上

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