風(fēng)電行業(yè)高強(qiáng)螺栓的潤滑問題分析

　　1 引言
　　近幾年我國的風(fēng)電行業(yè)發(fā)展迅猛，風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量安全也越來越受到重視。螺栓，作為風(fēng)電機(jī)組的主要連接方式之一，應(yīng)用在輪轂、齒輪箱、葉片連接、塔筒連接等諸多關(guān)鍵部位，螺栓的安全關(guān)系到整個風(fēng)電機(jī)組的安全可靠運行。螺栓質(zhì)量、裝配方法、擰緊工具、操作者都會影響到最終螺紋的連接質(zhì)量，本文分析的螺栓潤滑問題也是影響風(fēng)電螺栓裝配的關(guān)鍵因素之一，希望借此使螺栓的研究得到更多的重視。
　　2 高強(qiáng)螺栓潤滑的必要性
　　潤滑劑是在螺栓裝配中應(yīng)用到螺紋或其他接觸面的化學(xué)品。潤滑劑不僅僅在螺栓安裝過程中起到潤滑作用，在螺栓的裝配、使用和拆卸過程中都起了很重要的作用。
　　首先，在裝配過程中，潤滑劑使裝配更加順暢并且減小了扭矩系數(shù)的分散性，使螺栓應(yīng)力分布更加均勻。目前風(fēng)電螺栓的上緊大多使用扭矩法控制，使用高強(qiáng)度螺栓就是為了得到更高更穩(wěn)定的預(yù)緊力。預(yù)緊力是通過對螺栓端頭施加的扭矩轉(zhuǎn)化的。研究發(fā)現(xiàn)，并不是100% 的扭矩都能轉(zhuǎn)化成最終螺栓的預(yù)緊力，其中45%–50% 消耗在克服螺栓斷頭與支撐面之間的摩擦力，35%–40% 消耗在克服螺紋間的摩擦力，只有10%–20% 轉(zhuǎn)化為夾緊力，即我們需要的力。螺栓總預(yù)緊扭矩T 與預(yù)緊力D 有如下的關(guān)系：T=K·D·F
　　其中D 為螺栓公稱直徑，K 為扭矩系數(shù)。
　　隨著螺紋表面摩擦條件的不同，轉(zhuǎn)化的預(yù)緊力也不相同。螺栓潤滑條件越好，同一預(yù)緊扭矩下轉(zhuǎn)化的預(yù)緊力就越大，即扭矩系數(shù)K 越小。我們在上緊過程中需要的是穩(wěn)定適中的夾緊力，即需要一個穩(wěn)定的扭矩系數(shù)K。在預(yù)緊扭矩T 相同的條件下，K 值過大，則轉(zhuǎn)化的預(yù)緊力太小，達(dá)不到設(shè)計的預(yù)緊要求；K 值過小，加之扭矩扳手有一定的誤差，則容易導(dǎo)致預(yù)緊力過載，螺紋連接副失效；K 值不穩(wěn)定，則轉(zhuǎn)化的預(yù)緊力不一致，容易造成受力面如法蘭盤變形。使用螺栓潤滑劑能夠使螺栓扭矩系數(shù)的穩(wěn)定性和一致性大大提高，有效避免這些風(fēng)險。
　　其次，在螺栓裝配和拆卸過程中，潤滑劑有效地防止了金屬間的咬合。合適的潤滑劑不僅能夠起到裝配順暢的作用，還能夠防止裝配或拆卸時螺栓發(fā)生咬死。由于加工精度的關(guān)系，兩個金屬面之間，包括螺紋面之間，不可能100% 接觸。即使加工再精密，光潔度和平面度很高，最多有25%–35% 的高點接觸。特別是螺紋表面，由于螺紋升角的存在，只有大約15%–20% 接觸。當(dāng)對螺栓施加一個高載荷扭矩時，兩個螺紋面之間的高點接觸，發(fā)生彈性形變，直到可以承載扭矩所轉(zhuǎn)化的壓力。如果是沒有潤滑的表面，表面就容易發(fā)生擦傷。在特定的載荷或溫度下，金屬間就有可能咬合，致使在裝配或拆卸過程中發(fā)生卡咬。為了防止這種現(xiàn)象導(dǎo)致螺栓失效，需要將兩個接觸面隔開。好的潤滑劑會填充接觸點之間的空隙，減少金屬與金屬間的接觸，預(yù)防磨損或卡咬。
　　最后，在螺栓服役過程中，需要潤滑劑對螺栓提供防腐防銹蝕保護(hù)。風(fēng)電機(jī)組服役環(huán)境惡劣，特別是近海及海上風(fēng)電場對腐蝕保護(hù)的要求比較高。雖然達(dá)克羅涂覆的高強(qiáng)度螺栓本身防腐防銹性能非常優(yōu)秀，但達(dá)克羅涂層比較脆弱，在運輸和施工過程中無法避免磕碰現(xiàn)象，使用潤滑劑能夠起到極好的輔助防腐效果。此外，高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊扭矩比較大，螺紋面間的摩擦力大，達(dá)克羅涂層無法抵抗較大的摩擦力，在上緊過程中涂層多被破壞，潤滑劑能夠起到減少涂層間摩擦，保護(hù)涂層的作用。
　　3 高強(qiáng)螺栓潤滑劑的組成和選擇