建筑起重机械螺栓松动检测结构设计

朱延鑫，王成牮，徐雅蒙，付 尧，齐 成，徐苗苗，武方方

（广东省建设工程质量安全检测总站有限公司，广东 广州510630）

1 创新背景

现代起重机械在装配过程中，结构件采用螺栓连接为主要连接方式，其目的是为了使两个被连接的结构件紧密贴合，同时又根据所属工况不同，承受不同形式以及强度的载荷，从而保证被连接的零部件连接可靠并正常运行[1]。如果螺栓表面的材料分子出现了相互嵌入的问题、构成材料发生了蠕变的问题、预紧力较低或者摩擦系数不合标准，以上因素均会造成结构件连接螺栓的预紧力不足；螺栓在一定时间内承受交变动载荷时，或者长时间处于高温的环境中，这都会造成螺栓发生松动问题[2]。螺栓连接的零部件在工作过程中受到载荷变化、振动以及冲击的作业下，会导致连接件之间压紧力和预紧力逐渐减小甚至消失。因为在螺栓受到轴向载荷作用时，螺栓会因轴向载荷作用而轴向伸长，径向弹性收缩，而连接螺母则向相反径向扩张。两者接触面之间会出现微量的相对径向滑动，因此在长期以及多次不良载荷的反复作用下，最终亦会导致螺母回转松动[1]。建筑起重机械在建筑行业内使用非常普遍，在建筑起重机械上都设有很多个紧固螺栓，这些紧固螺栓对建筑起重机械的使用及安全是非常重要的，一旦螺栓出现松动，对使用及安全产生重大影响，所以螺栓的检查是很有必要的，但是目前市场上的检测工具大多都使用成本高，需要专业人士进行安装，并且不能长期使用，有时还需要人员进行巡检，从而使人员不能快速地接收到信息。

2 创新点

2.1 常用螺栓防松措施

GB/T 3811—2008《起重机械设计规范》中要求对直接承受动载荷的普通螺栓手拉连接，应采用双螺母或其他能放置螺母松动的有效措施。

JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》中要求高强度大六角头螺栓连接副，由一个高强度大六角头螺栓，一个高强度大六角螺母和两个高强度平垫圈组成一副的连接紧固件。

螺栓常用的防松方式有：摩擦防松、机械防松和永久防松。

常用的永久防松方法有：①点焊，在螺栓连接端部采用焊机点焊方式固定，达到螺栓防松的效果；②铆接，采用铆钉夹紧方式固定防松；③粘接，在螺纹及螺母连接端部涂装胶粘剂，达到防松目的；④冲边法防松，螺母拧紧后在螺纹端部破坏螺纹。

常用摩擦防松：利用弹簧垫片（螺栓性能等级在8.8及以下强度可采用此方式防松）、自锁螺母防松（此类防松螺母内置胶垫，不允许重复使用）及双螺母防松。

常用机械防松：利用开口销（在螺母端部安装止退开口销）；止动垫片（螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，实现防松）；特殊平垫片（在螺栓端面连接两端面分别采用双特殊垫片防松即一个连接处共四个特殊平垫）。

2.2 解决的技术问题

目前市场上的检测工具大多都使用成本高，需要专业人士进行安装，并且不能长期使用，有时还需要人员进行巡检，从而使人员不能快速接收到信息。针对以上现有螺栓技术的不足，本结构装置提供了建筑起重机械螺栓松动自动检测结构，解决了上述技术背景中提出的问题。

2.3 技术方案

螺栓表面的材料分子出现了相互嵌入的问题，构成材料发生了蠕变的问题、预紧力较低或者摩擦系数不合标准，这些因素都会造成螺栓夹紧力不足问题；一旦螺栓在一段时间内为交变载荷的状态，或者长时间处于高温的环境中，这都会造成螺栓发生松动问题[2]。

为实现以上目的，本结构装置通过以下技术方案予以实现：建筑起重机械螺栓松动自动检测结构，包括检测盒，检测盒的表面固定连接有检测板，检测板的内部设置有辅助板，检测盒的内底壁固定连接有报警器，报警器的上表面设置有报警灯与喇叭，所述报警器的一侧活动连接有触发开关，触发开关的一侧设置有辅助块，检测板的一端活动连接有检测螺栓。检测板的材质为橡胶，检测盒一侧的底端固定连接有固定板，固定板的上表面通过螺栓活动连接于起重机零件。螺栓的数量为3个。辅助板的材质为铁。触发开关与辅助板的距离为5 mm。

2.4 应用与效益

2.4.1 具体应用方式

建筑起重机械螺栓松动自动检测结构如图1所示。检测盒剖面结构如图2所示。

图1 建筑起重机械螺栓松动自动检测结构示意图

图2 检测盒剖面结构示意图

结合图1、图2，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，具体包括以下几个方面。

建筑起重机械螺栓松动自动检测结构，包括检测盒，检测盒的表面固定连接有检测板，检测板的内部设置有辅助板，检测盒的内底壁固定连接有报警器，报警器的上表面设置有报警灯与喇叭。

为了能够使人员知道哪里有螺丝产生了松动，所以设置了报警灯与喇叭，能够使起重机在螺栓松动时，可以通过报警灯与喇叭来提醒工作人员，让工作人员尽快进行紧固，从而去除了因为螺栓松动而造成的危险与事故。

报警器的一侧活动连接有触发开关，触发开关的一侧设置有辅助块，检测板的一端活动连接有检测螺栓，检测板的材质为橡胶，检测盒一侧的底端固定连接有固定板，固定板的上表面通过螺栓活动连接于起重机零件。

为了能够使该建筑起重机械螺栓松动自动检测结构不会产生晃动，所以设置了固定板与螺栓，能够使在人员调节好位置之后，通过螺栓把固定板固定在起重机零件上，从而去除了该建筑起重机械螺栓松动自动检测结构产生的晃动。

螺栓的数量为3个，辅助板的材质为铁，触发开关与辅助板的距离为5 mm。

文中出现的电器元件均与外界的主控器及220 V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

2.4.2 产生的效益

本建筑起重机械螺栓松动自动检测结构，具备以下有益效果：该建筑起重机械螺栓松动自动检测结构，通过报警灯与喇叭的设置，能够使起重机在螺栓松动时，可以通过报警灯与喇叭来提工作人员，让工作人员尽快地去进行紧固，从而避免了因为螺栓松动而造成的危险与事故，同时通过检测板与辅助板的设置，能够使人员在紧固完成之后，检测板自动回复到原位置，因此该装置可被长时间使用。

3 总结

综上所述，在使用该建筑起重机械螺栓松动自动检测结构时，工作人员可以通过螺栓把该建筑起重机械螺栓松动自动检测结构固定在起重机零件上，并且使检测板触碰到检测螺栓，从而通过报警灯与喇叭的设置，使起重机在螺栓松动时，通过报警灯与喇叭来提醒工作人员，让工作人员尽快地去进行紧固，从而避免了因为螺栓松动而造成的危险与事故。