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A conexão por parafuso é um método de conexão amplamente utilizado em grupos geradores hidrelétricos. É conveniente desmontar e apertar a conexão. É usado principalmente em peças de estresse complexas e conexões importantes. Seu uso de características ambientais e de força indica que os parafusos costumam ser o elo mais fraco nesse tipo de conexão.

Para aumentar a rigidez, o aperto, a capacidade antiafrouxamento e a resistência à fadiga da conexão, a maioria das conexões aparafusadas deve aplicar uma força de pré-aperto estável e confiável aos parafusos durante a montagem.

A força de pré-aperto aplicada não deve apenas garantir os requisitos de qualidade da conexão aparafusada, mas também atender aos requisitos de resistência dos parafusos. A força de pré-aperto excessiva facilmente fará com que a força de pré-aperto exceda o limite de elasticidade do parafuso, falhando a conexão. Se a força de pré-aperto for muito pequena, a força de pré-aperto residual pode não atender aos requisitos e os parafusos podem afrouxar ou até mesmo fraturar por fadiga após serem submetidos à carga de trabalho.

Portanto, TorcStark apresentará três métodos de pré-aperto comumente usados para a instalação de parafusos de grande diâmetro de turbinas hidráulicas e comparará os métodos de operação e vantagens e desvantagens de diferentes métodos de pré-aperto.

1. Pré-carregamento pelo tensor hidráulico

O método de pré-aperto dos parafusos com tensores hidráulicos é amplamente utilizado na instalação de turbinas hidráulicas, sendo geralmente utilizado principalmente em dois tipos de situações:

(1) Pinos de diâmetro maior acima de M42 requerem um nível mais alto de força de pré-aperto e o espaço operacional é limitado. Como parafusos de conexão entre diferentes peças de trabalho sujeitas a cargas alternadas (corpo do mancal e parafusos de conexão da tampa superior).

(2) Para parafusos importantes que exigem valores de alongamento mais precisos, como parafusos de acoplamento do gerador de água (eixo hidráulico e parafusos de acoplamento do gerador).

Use um tensor hidráulico para pré-apertar, aplique tensão no parafuso para deformá-lo elasticamente e, em seguida, aperte levemente a porca. Depois que a tensão é removida, uma certa força de pré-aperto pode ser gerada na conexão devido ao encolhimento do parafuso.

O tensor hidráulico não é afetado pelo atrito ao aplicar a pré-carga ao parafuso, portanto, este método é aplicável a parafusos de qualquer tamanho. Além disso, a pré-carga pode ser aplicada a um grupo de parafusos ao mesmo tempo, e o flange e a gaxeta podem ser pressionados uniformemente para que o controle preciso da pré-carga não seja afetado por inclinação ou empenamento.

Este tipo de método de pré-aperto é fácil de operar e pode melhorar a precisão do controle da força de pré-aperto. O erro da força de pré-aperto aparece principalmente no método de monitoramento da força de pré-aperto ou valor de alongamento.

2. Pré-carga por aquecimento elétrico

A aplicação de pré-carga de aquecimento elétrico (ou método de diferença de temperatura) na instalação de turbinas é principalmente em importantes estruturas de conexão de parafusos de grande diâmetro, como parafusos de acoplamento (parafusos de acoplamento do rotor e do eixo principal).

O princípio do aquecimento elétrico é semelhante ao de um tensor hidráulico. A diferença é que o método de aquecimento elétrico usa uma haste de aquecimento de alta potência para aquecer rapidamente o centro do parafuso para alongá-lo e, em seguida, apertar levemente a porca. Depois que a tensão é removida, uma certa força de pré-aperto pode ser gerada devido ao resfriamento e contração do parafuso.

Como o método de pré-tensionamento do aquecimento elétrico é semelhante ao método de pré-tensionamento do tensor hidráulico, as vantagens e desvantagens dos dois são basicamente as mesmas. A principal diferença e erro está no método de monitoramento do valor de alongamento.

3. Pré-carregar por chave de torque hidráulica

O método de pré-aperto da chave de torque hidráulica é fácil de operar e tem ampla aplicabilidade, sendo mais comumente usado na instalação de turbinas hidráulicas.

Usado principalmente para tampa superior, anel inferior, etc. parafusos de combinação de face dividida (parafusos de combinação de face dividida), parafusos da lâmina do rotor (parafusos da lâmina), parafusos da junta do eixo do pistão do rotor (parafusos da junta do eixo do pistão), etc., que são maiores pinos ou parafusos de diâmetro M42.

Como a força de pré-aperto é muito afetada pelo atrito entre a porca e o parafuso e o par de atrito entre a porca e o flange, é necessário minimizar a influência do coeficiente de atrito durante o processo de pré-aperto.

Por exemplo, aplique graxa de rosca na rosca do parafuso e adicione uma junta de aço com dureza suficiente entre a superfície do flange e a porca.

Ao mesmo tempo, durante o processo de pré-aperto do parafuso, o torque é maior e o atrito entre as roscas a serem vencidas também é maior. Se os parafusos não forem limpos ou colocados corretamente, é fácil causar danos aos parafusos.

Portanto, no projeto estrutural, deve-se considerar que, quando os parafusos prisioneiros podem ser usados, os parafusos devem ser evitados tanto quanto possível. A vantagem disso é que, quando o parafuso está danificado, o parafuso só pode ser retirado destruindo a porca.

Por exemplo, os parafusos da pá do rotor só podem usar estruturas de parafuso. Uma vez danificados os parafusos, eles só podem ser retirados depois que os parafusos estiverem danificados, o que é extremamente difícil.

O torque de pré-aperto tem uma relação linear com a força de pré-aperto do parafuso, e o valor da força de pré-aperto pode ser calculado por métodos experimentais ou teóricos após controlar o tamanho do torque de pré-aperto.

A vantagem deste método é que não há necessidade de confirmar a posição zero e o processo de pré-aperto pode ser controlado com precisão de acordo com o valor da pressão da bomba de óleo do torquímetro.

No entanto, devido à influência do coeficiente de atrito e do desvio do parâmetro geométrico, sob um certo torque de pré-carga, a discrepância do valor da pré-carga é relativamente grande e a precisão da pré-carga não é tão boa quanto os dois métodos acima.

No entanto, o método de monitoramento da força de pré-aperto é o mais intuitivo. Ele só precisa converter o torque de pré-aperto no valor de pressão da bomba de óleo correspondente da chave de torque hidráulica.

No fim

Através da análise e comparação de três métodos comuns de pré-aperto de parafusos de grande diâmetro na instalação de turbinas hidráulicas, cada método de pré-aperto tem suas próprias vantagens e desvantagens.

Portanto, em aplicações práticas de engenharia, é impossível selecionar apenas um tipo ou eliminar completamente os efeitos adversos de vários métodos de pré-carga.

Portanto, uma variedade de métodos de teste é selecionada para os métodos de carregamento de pré-aperto de estruturas de conexão parafusadas com diferentes estruturas e diferentes características mecânicas. A fim de encontrar o método de pré-aperto mais razoável para evitar efeitos adversos na estabilidade ou fadiga da estrutura de conexão devido a uma força de pré-aperto muito grande ou muito pequena.