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La conexión por perno es un método de conexión ampliamente utilizado en grupos electrógenos hidroeléctricos. Es conveniente desmontar y fijar la conexión. Se utiliza principalmente en piezas de tensión complejas y conexiones importantes. Su uso de las características ambientales y de fuerza indican que los pernos suelen ser el eslabón débil en este tipo de conexión.

Para mejorar la rigidez, la estanqueidad, la capacidad antiaflojamiento y la vida útil de la conexión, la mayoría de las conexiones atornilladas deben aplicar una fuerza de preapriete estable y confiable a los pernos durante el ensamblaje.

La fuerza de preapriete aplicada no sólo debe garantizar los requisitos de calidad de la conexión atornillada sino también cumplir los requisitos de resistencia de los pernos. La fuerza de preapriete excesiva fácilmente hará que la fuerza de preapriete exceda el límite elástico del perno, fallando la conexión. Si la fuerza de preapriete es demasiado pequeña, la fuerza de preapriete residual puede no cumplir con los requisitos y los pernos pueden aflojarse o incluso fracturarse por fatiga después de ser sometidos a la carga de trabajo.

Por lo tanto, TorcStark presentará tres métodos de preapriete comúnmente utilizados para la instalación de pernos de gran diámetro de turbinas hidráulicas y comparará los métodos de operación y las ventajas y desventajas de diferentes métodos de preapriete.

1. Precarga por el tensor hidraulico

El método de preapriete de los pernos con tensores hidráulicos es muy utilizado en la instalación de turbinas hidráulicas, y generalmente se utiliza principalmente en los siguientes dos tipos de situaciones:

(1) Los pernos de mayor diámetro por encima de M42 requieren un mayor nivel de fuerza de preapriete y el espacio operativo es limitado. Como pernos de conexión entre diferentes piezas de trabajo sujetas a cargas alternas (pernos de conexión del cuerpo del cojinete y de la cubierta superior).

(2) Para pernos importantes que requieren valores de alargamiento más precisos, como pernos de acoplamiento del generador de agua (pernos de acoplamiento del eje hidráulico y del generador).

Utilice un tensor hidráulico para apretar previamente, aplique tensión al perno para que se deforme elásticamente y luego apriete ligeramente la tuerca. Una vez eliminada la tensión, se puede generar una cierta fuerza de preapriete en la conexión debido a la contracción del perno.

El tensor hidráulico no se ve afectado por la fricción al aplicar precarga al perno, por lo que este método es aplicable a pernos de cualquier tamaño. Además, se puede aplicar precarga a un grupo de pernos al mismo tiempo, y la brida y la junta se pueden presionar uniformemente para que el control preciso de la precarga no se vea afectado por la inclinación o la deformación.

Este tipo de método de preapriete es fácil de operar y puede mejorar la precisión del control de la fuerza de preapriete. El error de la fuerza de pretensado aparece principalmente en el método de seguimiento de la fuerza de pretensado o del valor de alargamiento.

2. Precarga mediante calefacción eléctrica

La aplicación de la precarga de calentamiento eléctrico (o método de diferencia de temperatura) en la instalación de turbinas se realiza principalmente en importantes estructuras de conexión de pernos de gran diámetro, como los pernos de acoplamiento (pernos de acoplamiento del eje principal y del corredor).

El principio de calentamiento eléctrico es similar al de un tensor hidráulico. La diferencia es que el método de calentamiento eléctrico utiliza una varilla calefactora de alta potencia para calentar rápidamente el centro del tornillo para alargarlo y luego apretar la tuerca ligeramente. Una vez eliminada la tensión, se puede generar una cierta fuerza de preapriete debido al enfriamiento y contracción del perno.

Debido a que el método de pretensado de calefacción eléctrica es similar al método de pretensado de tensor hidráulico, las ventajas y desventajas de los dos son básicamente las mismas. La principal diferencia y error radica en el método de seguimiento del valor de alargamiento.

3. Precarga por llave dinamométrica hidráulica

El método de preapriete con llave dinamométrica hidráulica es fácil de operar y tiene una amplia aplicabilidad, y se usa más comúnmente en la instalación de turbinas hidráulicas.

Se utiliza principalmente para la cubierta superior, el anillo inferior, etc., pernos combinados de cara dividida (pernos combinados de cara dividida), tornillos de paleta (tornillos de paleta), pernos de junta del eje del pistón (pernos de junta del eje del pistón), etc., que son más grandes que los pernos o tornillos de diámetro M42.

Dado que la fuerza de preapriete se ve muy afectada por la fricción entre la tuerca y el perno y el par de fricción entre la tuerca y la brida, es necesario minimizar la influencia del coeficiente de fricción durante el proceso de preapriete.

Por ejemplo, aplique grasa para roscas en la rosca del perno y agregue una junta de acero con suficiente dureza entre la superficie de la brida y la tuerca.

Al mismo tiempo, durante el proceso de preapriete del perno, el par es mayor y la fricción entre las roscas a superar también es mayor. Si los pernos no se limpian o no se colocan correctamente, es fácil dañarlos.

Por lo tanto, en el diseño estructural, se debe considerar que cuando se puedan utilizar pernos prisioneros, se deben evitar en la medida de lo posible los tornillos. La ventaja de esto es que cuando el perno está dañado, sólo se puede sacar destruyendo la tuerca.

Por ejemplo, los pernos de las palas del corredor solo pueden usar estructuras de tornillos. Una vez que los pernos están dañados, solo se pueden quitar después de que estén dañados, lo cual es extremadamente difícil.

El par de preapriete tiene una relación lineal con la fuerza de preapriete del perno, y el valor de la fuerza de preapriete se puede calcular mediante métodos experimentales o teóricos después de controlar el tamaño del par de preapriete.

La ventaja de este método es que no es necesario confirmar la posición cero y el proceso de preapriete se puede controlar con precisión según el valor de presión de la bomba de aceite de la llave dinamométrica.

Sin embargo, debido a la influencia del coeficiente de fricción y la desviación de los parámetros geométricos, bajo un cierto par de precarga, la discreción del valor de precarga es relativamente grande y la precisión de la precarga no es tan buena como los dos métodos anteriores.

Sin embargo, el método de seguimiento de la fuerza de pretensado es el más intuitivo. Solo necesita convertir el par de preapriete en el valor de presión de la bomba de aceite correspondiente de la llave dinamométrica hidráulica.

Al final

Mediante el análisis y la comparación de tres métodos comunes de preapriete de pernos de gran diámetro en la instalación de turbinas hidráulicas, cada método de preapriete tiene sus propias ventajas y desventajas.

Por lo tanto, en aplicaciones prácticas de ingeniería, es imposible seleccionar solo un tipo o eliminar por completo los efectos adversos de varios métodos de precarga.

Por lo tanto, se seleccionan una variedad de métodos de prueba para los métodos de carga de pretensado de estructuras de conexión atornilladas con diferentes estructuras y diferentes características mecánicas. Con el fin de encontrar el método de preapriete más razonable para evitar efectos adversos sobre la estabilidad o la vida útil de la estructura de conexión debido a una fuerza de preapriete demasiado grande o demasiado pequeña.