浅谈采矿机械紧固件松动原因及防松新方法

王进海

（山西高平科兴平泉煤业有限公司，山西 高平 048400）

引言

螺纹紧固联接是目前我国采矿机械各部件联系的主要形式，采矿机械的作业环境大多都是在地下进行的，这就造成在安装采矿的机械时，很多部位的空间都是比较狭小的，长套筒的扳手在狭小的空间中难以施展，这就会导致紧固部件在预紧力上的不足，而采矿机械在工作时需要切割顶板、底板和一些夹岩石层，震动力特别大，很容易使紧固件的螺母发生松动，长期以来很容易使紧固件的整个传动装置因为一些元部件的失效和密封产生漏油现象的发生，从而造成整个采矿机械故障的发生，影响到采矿工作的顺利进行。为此，必须深刻研究采矿机械各联接部件紧固件常见的松动原因和它们可能造成的一些后果，采取必要的措施预防它们松动。

1 煤矿机械紧固件松动的原因

1.1 螺栓预紧力不足

M30＼M36＼M42是目前采矿机械联接紧固件主要采用的螺栓。按照ISO＼TC2技术委员会推荐的螺栓联接的新观点的设计理念及新理论，在进行螺栓的预紧力设计时，螺栓预紧力要接近或者达到螺栓材料中的屈服强度。螺栓在进行井下的安装时，由于按照空间有限扭矩大的工具一般很难施展，预紧力往往太低，很容易导致螺栓的联系螺母松动。

1.2 拧紧扭矩要求不明确

在设计和安装螺栓时，目前国内的煤矿开采机械，一般都没有拧紧螺栓扭矩的要求。因此，常常会由于操作工作的操作不当，对一些大直径、大振动部位的螺栓，造成螺母松动，导致预紧力不足［1］。

1.3 支撑面松动

目前，煤矿机械联接件的螺栓螺母一般采用的是40Gr合金钢。采煤机底托盘、电机外壳一般是用ZG35或者是25号碳素钢制成的，连写螺栓的强度一般要比机壳联接结合面的强度要高，当采煤机械在工作时，加上强烈的振动，机壳很容易被螺栓和螺母的连写面压陷，导致机壳变形，一旦机壳变形后很容易使螺母的预紧力也就是在螺杆上加载的轴向力下降，造成螺母松动。在将传动部件安装到采煤机上时，安装的接触面大多是比较粗糙的，一定要将油漆、铁屑等处于安装表面的垃圾清理干净，若未清理干净就直接安装各部件，很容易产生接触面发生局部塑性变形，从而引起预紧力松驰，发生螺母松动。

1.4 弹性设计考虑不周

在进行螺栓的设计时，设计者一般都会把螺栓长度的设计偏短，直径在设计上偏粗，而在采煤机紧固件的设计中也缺少弹性设计。当采煤机运转时，发生剧烈的振动，由于各个接触面的弹性变形量设计又不足，很容易导致螺母松动。

1.5 防松方法上不理想

目前采煤机的紧固件大多采用的是加强摩擦力的放松方法。如螺母＋弹簧垫圈＋嵌装尼龙防松方法、加装双螺母锁紧等放松方法。

1）加弹簧垫圈防松法。加弹簧垫圈放松法在机械发生振动的条件下，由于接触面小，容易使机壳发生变形，与机壳之间发生应力松动。

2）嵌装尼龙防松法。嵌装尼龙防松法只适用于单次使用的螺母放松上，一旦发生多次拆卸安装后，放松尼龙会失效，防松螺母也会失效。

3）加装双螺母放松法。当采煤机械长期工作在振动的环境时加装双螺母放松法，外部的螺母首先会发生松动，导致里边的螺母也发生松动，长期以来会导致滑丝、划扣，防松效果也不理想。

2 紧固件松动产生的后果

2.1 底板架在强度及刚度上的不足

在底托架上由于底板架距离工作面上的底板非常近，长套筒的扳手无法使用，造成紧固件在预应力上达不到要求，使与底架中联接的螺栓因为预应力的不足而松动。由于松动后的底托架没有了刚度，采煤机在对煤进行切割时，会引起底托架中两端截割部的跳动，导致截割部与底托架上的螺母产生松动，严重的话会引起螺母的脱扣及螺栓的断裂［2］。

2.2 密封件的漏油

采煤机在割煤时振动很大，而采煤机电动机两侧与割煤部分、液压牵引传动装置部分相互联接，联接处的螺母很容易在振动的作用下发生松动，导致联接部件之间缝隙的产生，从而使齿轮联轴器的中心发生位移，导致密封发生变形，致使漏油。

2.3 冲击载荷的加大

在采煤机的割煤部与其电机及牵引部的固定处发生螺母松动时，它们的联接出常常会产生缝隙，在外力冲撞载荷的作用下，常常会使齿轮联轴器中心线发生位移，一旦齿轮联轴器中心线发生位移会导致齿轮联轴器的齿面受力偏大，当外力冲击载荷过大时，不但会使齿轮齿面磨损加剧，更有甚者对齿轮的联轴器造成损坏。

2.4 使用寿命的降低

在采煤机进行割煤作业时，由于联接的螺栓发生松动，在外力载荷的作用下，联接面会有很大的缝隙产生，在受力后联接螺栓会产生变化，从而使联接的螺栓由于拉伸的疲劳，使寿命缩短。

2.5 机壳中埋头螺纹的脱扣

埋头螺纹在采煤机的电动机进行牵引、截割部的联接中使用时，因为联接螺栓的松动，机壳上的内螺纹会小于螺栓强度的等级，导致内螺纹脱扣现象的发生，由于采煤机牵引部、截割部的接面长期发生松动，使其各大部件中的动截荷增加，降低了传动装置的使用寿命。

3 放松的新方法

1）在螺栓的联接中增加弹性的伸长量。对接面的联接板在采煤机厚度往往有限，在采煤机机壳进行联接的时候，利用两个长筒套对螺栓的长度进行加长，在双头螺栓的两边，利用螺纹底径作为其中断的直径，在设计上对螺杆的强度不产生影响，有效地减小了螺栓截面积，加强了螺纹的紧固件弹性的伸长量，在采煤机运作发生振动时，可以起到一定的放松作用。

2）采用新型防松垫圈及螺母。在采煤机发生剧烈振动时，一般的放松垫圈，很难长期防松，有一种新型放松垫圈可供大家选择。图1为锯齿形的防松垫圈的示意图，锯齿形的防松垫圈是由两片锯齿形状垫片构成，它的垫片是由两端线状的锯齿组成的，当采煤机械发生机械振动时，这种垫片不容易使螺母发生反向松动。

图1 锯齿形防松垫圈示意图

下页图2为新型的防松偏心带锥的双螺母，它由两个公母的锥形带偏心螺母组成。在工作中处于振动的状态时，由于其锥形锁紧效应及预紧后偏心，防松动的效果要比嵌装的尼龙螺母与双螺母的锁紧效果好［3］。

图2 为新型防松偏心带锥双螺母

3）使用专业的扭矩扳手使拧紧力矩增大。专业的扭矩扳手要比一般的扭矩扳手拧紧时的扭矩值要大，建议使用专业的扭矩扳手使拧紧力矩增大，它们的对比值具体如表1所示。

表1 螺栓和螺母用扭矩扳手拧紧时的扭矩值

4 结语

通过以上分析，大致可以了解造成采煤机的各联接部件中紧固件发生松动的原因，及发生松动后会产生的后果，希望相关工作者通过本文的学习，能够掌握一些简单的采矿机械紧固件的防松方法，为今后我国采矿机械的稳定可靠运行保驾护航。

［1］ 周润分.紧固件连接设计手册［M］.北京：国防工业出版社，1990.

［2］ 高建勇.采矿机械紧固件振动松脱原因及解决对策分析［J］.内蒙古煤炭经济，2013（6）：50－51.

［3］ 孙宏新，高炜斌.时效温度对机械紧固件用MFT8非调质钢冲击性能的影响［J］.机械工程材料，2015（1）：70－71.