塔吊标准节连接螺栓松动的原因分析

螺栓松动的原因及预防措施
1 紧固件松动原因
当紧固件松动时，这是由于紧固力（螺栓预紧力）降低，这有两个原因：非旋转松动和旋转松动。

1.1 紧固件无旋转松动
·初始磨损
原因：连接件磨损不均匀导致疲劳
主要对策：具有弹簧反作用力的锥形弹簧垫圈。

•接触表面的微嵌入
原因：所有接触表面（螺母面和螺栓面）的局部塑性变形。

主要对策：坚固、刚性的平表面，不会下沉。

·微动磨损和外力（如过度拧紧）导致的松动
原因：磨损伴随着接触部件的水平位移
主要对策：结合高强度材料、表面处理（如渗碳或氮化）和润滑剂材料的极限压力的设计。

·因受热而松动
原因：热变形差异导致的松弛。

主要对策：考虑材料线性膨胀系数的设计。

1.2 紧固件旋转松动
原因：螺栓轴向、螺栓横向和螺栓轴向旋转方向的循环荷载。

主要对策：防止松动的零件。

2. 螺栓预紧力下降的危险
当螺栓预紧力较低或下降时，直到螺栓失效的循环次数减少，从而造成危险情况。

2.1 预紧力不足
螺栓承受大部分外力，导致螺栓断裂或损坏的风险较高。

2.2 足够的预紧力
由于紧固组件作为一个整体承受大部分外力，螺栓不会受到冲击，也不会减弱。

结合了防止非旋转松动的措施，硬锁螺母采用楔形原理，具有强大的防松效果。

因此，可以安全使用硬锁紧螺母，而不必担心拧紧力下降。

塔机标准节螺栓断裂的原因分析及预防措施塔式起重机基础与底架、底架与基础节、基础节与标准节、标准节与标准节之间均采用高强度螺栓连接。

为防止螺栓断裂，生产厂家大多采用增大螺栓直径和提高螺栓强度等级这2种措施。

事实上，在造成螺栓断裂的诸多原因中，强度不足不是主因，更多的问题出在使用和制造方面。

本文从塔机使用和制造方面对塔机标准节螺栓断裂的原因进行分析，并提出一些预防措施。

1.螺栓断裂的原因（1）塔机基础安装平面不平塔机基础由混凝土浇筑而成，其安装平面的平面度误差远大于塔机底架4个法兰盘的平面度误差，而基础的刚性大于塔机底架的刚性。

所以，在用地脚螺栓将混凝土基础与塔机底架法兰盘拉紧后，由于基础不平，4个法兰盘不可能在同一平面上。

要使连接面贴紧（连接面不贴紧螺栓易松动），就必须加大连接螺栓的预紧力。

过大的预紧力会使螺栓在塔机未承载负荷时就已处于受拉状态，螺栓疲劳强度降低，从而引发螺栓疲劳断裂。

（2）螺栓受力状况不良底架与基础节连接的螺栓直径较大，而基础节与标准节连接的螺栓直径较小。

2种螺栓在载荷相同的情况下，所受应力大小悬殊。

在拉应力和压应力的交替作用下，强度相对较低的螺栓会先产生裂纹，进而发生疲劳断裂。

这正是螺栓断裂多发生在塔机标准节螺栓，而不出现在基础节连接螺栓的主要原因。

（3）螺栓加工存在缺陷目前，塔机连接螺栓一般采用45#钢或40Cr钢，制成后再进行调质处理。

40Cr钢经调质处理后，虽然有较高的强度和硬度（强度等级达级），但韧性较低，即通常所说的“回火脆性”现象。

螺栓在截面突变位置存在应力集中，而应力集中区往往就是裂纹源。

微裂纹的传播是不连续的，它在拉伸应力作用下张开，在压缩应力作用下闭合，每经过一个应力循环，裂纹就延长一些，久之就会导致螺栓断裂。

（4）零件组焊后产生误差各节塔身组焊过程中，由于机加工与组装精度低以及焊接变形等因素，常造成各节连接耳上的螺栓孔不同心、不垂直。

这使螺栓在承受预紧力和工作载荷作用的同时，还要承受附加弯矩的作用。

塔吊标准节两种联接方式的利弊分析与对策摘要：本文对塔吊高强度螺栓联接翻松的原因从技术上分析，提出措施与建议关键词：高强度螺栓预紧力销轴塔式起重机随着房地产市场的发展而迅速发展起来的一种特种设备，各级管理部门都制订了许多规章制度，加以监督管理，从设计、制造、安装、检测、使用、报废等环节进行管理。

笔者多年从事建筑施工工地塔式起重机的检验检测工作，在标准节的联接上深有感触。

我们检测到QT80及以下的塔机标准节普遍采用高强度螺栓联接，而这种联接容易松动，成为一大隐患，针对为何出现这种现象以及如何来采取措施，谈谈自己的一些看法。

塔吊标准节金属结构连接有两种方式，即高强度螺栓连接和销轴连接，以高强度螺栓连接尤为普遍。

但是这种方式，我们在检验时，经常发现螺栓翻松，现象普遍，性质严重，有很多文章从管理角度论述的比较多，下面本人以上回转小车变幅塔式起重机为例从技术角度进行分析。

1高强度螺栓连接塔吊标准节为主要受力构件，工作时承受轴力、弯矩和扭矩作用，在回转一周内，标准节主肢承受交变载荷。

标准节间采用套管连接螺栓，主肢端头和套管端头的平面上下连接，平面间的摩擦力可承受工作时扭矩引起的剪力，因此可视为摩擦型，预紧能够增强联接的紧密性和刚度，提高联接的可靠性、防松能力和疲劳强度，若螺栓预紧力不足，将使工作时的联接松动，失去紧密可靠性。

若预紧力过大，则易使螺栓损坏，所以预紧力是一个不可忽视的问题。

预紧力N的确定，对于高强度螺栓摩擦联接，螺栓的预紧应力δp栓材料的屈服极限δs的0.7倍，对于公称直径为d的螺栓，预紧力矩T与预紧力N的关系，经过计算与简化，可写为T=K•N•d，式是，K为预紧力矩系数，一般取K=0.2。

常用规格螺栓预紧力及预紧力矩列表如下按照GB5144-2006《塔式起重机安全规程》中的要求“采用高强度螺栓连接时，其连接表面应清除灰尘、油漆、油迹和锈蚀，应使用力矩扳手或专用扳手，按说明书要求拧紧，塔机出厂时应根据用户需要，提供力矩扳手或专用扳手”，一般生产厂家在说明书中都标明预紧力矩，如上表所示，而提供的专用工具仅为长度约600~700mm的开口扳手，按照常规的使用方法，这种工具根本无法达到所要求施加的力矩值，这就是为什么塔机标准节螺栓翻松的主要原因。

整体解决方案系列塔式起重机标准节连接螺栓松动危害原因及预防措施（标准、完整、实用、可修改）编号：FS-QG-12319塔式起重机标准节连接螺栓松动危害原因及预防措施Hazard Causes of Loosening of Connecting Bolts of Standard Section of Tower Crane and Preventive Measures说明：为明确各负责人职责，充分调用工作积极性，使人员队伍与目标管理科学化、制度化、规范化，特此制定近几年，在对塔机进行检查时，好几次发现塔身标准节连接螺栓松动，有的螺帽手都能拧进，用手轻轻一抬，还能感觉到螺栓的轴向窜动，这标明螺栓已松动到了没有受力的地步。

最严重的一次是连续6个标准节连接处平衡臂侧螺栓都有松动，轴向窜动最多的约有1mm，想起来就让人后怕。

塔身好比是塔机的“躯干”，起到支承上部工作部件的作用，主要承受顶部工作部件传来的轴向压力、水平力、弯矩和扭矩，是由一节一节的标准节在工地现场靠塔机自身的顶升装置加节安装达到所需工作高度。

前面所说的螺栓松动是针对标准节节间采用螺栓套管连接形式的塔身，目前大多数塔机厂家的中小型塔机(60tm及以下)都采用这种连接形式，且螺栓均为高强度螺栓。

塔身标准节连接螺栓是不允许出现松动的，其危害极为严重。

《建筑塔式起重机安全规程》(GB5144-2006)第2.2.2.2条明文规定:“连接螺栓必须采用扭矩扳手或专用扳手，按装配技术要求拧紧”，这类塔机的使用说明书中也做出了同样的要求。

螺栓松动后，当弯矩在该螺栓方位的标准节主肢中产生拉力时，将使两标准节接触面产生间隙。

对高度为30m 未附着的塔机，在下部第二、三节标准节连接处产生0.1mm 的间隙，在吊臂根部处的水平位移将增大2mm，如果多个接触面产生间隙，则塔身变形急剧增加，对塔身受力更为不利，甚至酿成倒塔事故。

螺栓松动后，在塔机上部荷载的作用下，本应固接在一起的两个标准节的接触面必将产生轴向往复移动，原本无冲击荷载的螺栓连接结构间产生冲击荷载，螺栓及连接结构中的荷载效应大幅度升高，极易导致螺栓及连接结构的破损，甚至塔身折断。

塔机标准节螺栓受力、松动后果及安装注意事项惠得榕【期刊名称】《建筑机械（上半月）》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】3页(P102-104)【关键词】塔机;螺栓受力;松动后果;安装注意事项【作者】惠得榕【作者单位】银川市建设工程综合检测站,宁夏银川 750000【正文语种】中文【中图分类】TH213.3目前，建筑工地使用的多数塔机是自升式塔机，螺栓副连接是塔身标准节之间的主要连接方式之一，安装维保单位在塔机安装时未对高强螺栓预紧或者预紧力不足屡见不鲜。

本文结合实际情况和国家标准规定对标准节螺栓受力情况、螺栓松动后果及塔机安装时注意事项做一分析。

分析塔机标准节螺栓松动的原因前，首先对塔机的受力特点做一总结，作用在塔机上的载荷分为4类，即基本载荷、附加载荷、特殊载荷和其他载荷。

基本载荷是正常工作时始终或经常作用在塔机上的载荷，包括自重载荷（塔机各部分重力及当从地面提升重物时塔机结构受到的振动和冲击）、起升载荷（塔机总起重量的重力）、运行冲击载荷（起重小车运行时，由于轨道不平整而产生的冲击载荷）、传动机构加减速引起的载荷（如机构启动或制动时承载结构或机构中的载荷）和离心力（塔机回转时，其部件质量和起升质量将产生离心力）。

附加载荷是正常工作时不经常作用在塔机上的载荷，即工作状态下的风载荷（风载荷是可沿任意方向作用的水平力）、温度载荷（一般不考虑）。

特殊载荷是偶然作用在塔机上的载荷，包括非工作状态下的风载荷、试验载荷（试验载荷是塔机性能试验时所受到的超载载荷：分静态试验载荷和动态试验载荷，前者按额定起重量的1.25倍计算，后者按额定起重量的1.1倍计算）、工作状态下的碰撞载荷（塔机或起重小车与缓冲器碰撞时，作用在结构上的碰撞动能）、突然停机引起的载荷（如停电）。

其它载荷包括安装载荷、工作平台和通道所受的载荷（在平台或通道上可能存放的物料、工具等）、运输载荷。

上述载荷根据力的作用方向、特点及便于受力分析具体可简化为4种：弯矩、扭矩、压力、剪切载荷。

塔吊标准节连接螺栓松动原因分析塔吊标准节靠塔吊本身顶升装置，一节一节组装在一起组成塔吊“躯干”，起到支承上部工作部件作用，关键承受顶部工作部件传来轴向压力、水平力、弯矩和扭矩。

塔吊标准节螺栓松动是针对标准节节间采取螺栓套管连接形式塔身，现在大多数塔吊厂家中小型塔吊（60t·m及以下）全部采取这种连接形式，且螺栓均为高强度螺栓。

不过，在对塔吊日常检验工作中，不少情况出现连接螺栓松动情况，那是什么原因造成塔吊标准节螺栓松动呢？下面，就塔吊标准节连接螺栓松动原因分析、危害及预防方法，做以下探讨。

塔吊标准节连接螺栓松动原因：我们先来分析塔身受力特点，塔身受力可简化为：垂直于水平面弯矩M、在水平面扭矩T、轴向压力N、水平力F，其中M、T对螺栓松动影响较大。

当吊臂吊起重物时，M为正值，放下重物后M为负值。

回转开启时产生T为正值，回转制动时产生T为负值。

在正常工作时，塔吊频繁地吊起和放下重物，吊臂反反复复地开启和制动，使塔身承受正负交替频繁改变弯矩和扭矩，造成标准节连接螺栓受力在反复不停改变，这是螺栓松动根本原因。

塔吊工作特点决定了标准节连接螺栓受力特点，这是不可克服。

为此，各塔吊厂家对塔吊标准节连接螺栓全部采取高强度螺栓。

相关塔吊规范和各塔吊厂家使用说明书全部对这种螺栓连接安装提出了要求，要求在安装时施加预紧力，对不一样规格连接螺栓给出了不一样预紧力值，如对常见8.8级M24螺栓，其预紧力为：155KN。

要达成正确施加预紧力，必需依据高强度螺栓扭矩系数计算应作用在螺栓上拧紧扭矩，对上述8.8级M24螺栓，其理论预紧力矩约为700N·m。

而现在成全部地域，安装塔吊时几乎全是凭操作工人经验拧紧螺栓，很多操作工人连要求预紧力和理论预紧扭矩概念全部没有，更谈不上用扭矩来控制螺栓预紧力了。

还有，拧紧标准节连接螺栓是在高空作业，操作条件不好，要想将实际预紧扭矩施加到500N时，工人劳动强度将大大增加，要想直接靠人力将预紧扭矩拧到符合要求不易作到。

关于螺栓产生的问题及分析
一、螺栓松动
问题描述：螺栓在紧固后，经过一段时间或振动后，出现松动现象，导致连接部位出现间隙或产生移位。

原因分析：
1. 螺栓与螺母之间的摩擦系数不够，导致自锁能力不足。

2. 紧固时未使用合适的工具或方法，导致预紧力不足或预紧力不均匀。

3. 螺栓与被连接件之间的振动或冲击，导致螺栓松动。

解决方案：
1. 使用摩擦系数较高的螺母或添加垫片来增加摩擦力。

2. 使用合适的工具进行紧固，确保预紧力均匀且足够大。

3. 在连接部位增加防松装置，如弹簧垫圈、止动垫圈等。

二、螺栓断裂
问题描述：螺栓在受力或振动后，发生断裂现象，导致连接失效。

原因分析：
1. 螺栓材料存在缺陷，如夹杂物、气孔等。

2. 螺栓制造工艺不当，如热处理不当、机械加工过度等。

3. 螺栓受力过大或疲劳损伤，导致应力集中部位发生断裂。

4. 螺栓装配时受到损坏或碰撞。

解决方案：
1. 使用合格的材料，确保材料质量符合要求。

2. 严格控制制造工艺，确保螺栓质量稳定可靠。

3. 根据受力情况选择合适的螺栓规格和材料。

4. 确保装配时螺栓不受损坏或碰撞。

5. 加强定期检查和维护，及时更换受损螺栓。

三、螺栓腐蚀
问题描述：螺栓在使用过程中受到腐蚀，导致连接部位失效或产生安全隐患。

原因分析：
1. 螺栓材料不耐腐蚀，如普通碳钢螺栓在潮湿环境中容易生锈。

螺栓松动的原因螺栓松动是指在使用一段时间后，因为螺栓的紧固力不足或其内部受到磨损等原因，导致螺栓出现松动的现象。

这种现象不仅会导致机器或设备无法正常工作，还会对生产安全造成严重威胁。

我们需要对螺栓松动的原因进行深入探究，才能有效避免这种情况的发生。

一、螺栓材料不良螺栓的紧密程度很大程度上取决于其材料。

如果材料不够坚固，容易被拉伸变形，从而影响紧固程度。

同样的，如果螺栓的强度不够，它无法承受外部的重力和压力，不论怎么拧紧，都会出现松动。

因此，选购材质高强度的螺栓非常重要，更换新的螺栓可能是解决问题的第一步。

二、螺纹维护不当螺栓松动的另外一个常见原因是螺纹维护不得当。

有时候，螺纹的表面或内侧可能会出现磨损，这会增加螺栓的摩擦系数，使其不易拧紧，从而影响螺栓的质量和紧密程度。

此外，由于使用时间久，螺纹内可能沉积了灰尘、沙石等杂质，使得螺栓出现松动的现象。

要防止这种情况出现，需要在清洗螺纹时细心仔细，避免灰尘和沙石进入螺纹。

三、拧紧方式错误螺栓的拧紧方式和力度也是导致螺栓松动的一个重要原因。

如果不使用正确的安装和拧紧工具，就很难达到标准的紧固力度。

特别是在安装和卸下时，需要选择合适的拧紧扭矩，这样才能让螺栓获得稳定的紧固力度，不容易出现松动的现象。

如果不懂得正确的拧紧方法，可以向生产厂家或专业技术人员咨询。

四、环境因素影响环境因素也是导致螺栓松动的一个要素。

例如，螺栓安装的环境存在振动或者震动，这将不断挑战螺栓的激励力。

另外，在高温、高湿度、酸碱等特殊环境下工作的螺栓，在常温或低温工作时，可能会出现松动现象。

因此，在不同的环境下安装螺栓需要对材质、力度和适应范围进行评估，在确保正确条件下安装才能达到较好的保障效果。

总之，螺栓松动是一种常见的故障，而产生故障的原因也是多种多样的。

为了避免这一现象的发生，我们可以从选择螺栓材质、维护螺纹、使用正确的拧紧方式和考虑环境因素等方面入手，建立起严密的防松机制。

只有这样，才能保证机械设备的正常工作，提高生产效率，保障生产任务的圆满完成。