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超级螺母技术在往复式压缩机活塞体结构中的应用

摘要：文章介绍了往复式压缩机活塞螺母常用结构的缺点，及采用超级螺母技术的原理、结构、优点及使用方法，超级螺母结构相对传统结构具有预紧力准确、防松止退、操作方便，安全可靠的优势，能够更好的承受交变载荷。

关键词：超级螺母；压缩机；活塞螺母

在现代工业中，往复式压缩机应用十分广泛，涵盖了石油炼制、气体输送等行业。

压缩机活塞部件由于始终承受着交变载荷，且与压缩介质相接触，也是往复式压缩机设计和制造中的重点部件，在活塞体与活塞之间起到连接固定作用的活塞螺母又是活塞部件中重要的一个零件，它的使用寿命直接影响压缩机的检维修周期，也影响着工厂生产的连续性。一旦活塞螺母和活塞杆连接处发生断裂，甚至可能发生压缩机主要承压和运动零部件发生损坏的情况。

1活塞螺母通常结构及特点

往复式压缩机活塞螺母通常采用大型扳手配合电加热器进行安装紧固（图1）。

这种螺母的安装方法如下：将螺母用扳手拧至前半活塞体、后半活塞体、活塞杆凸肩接触，并无间隙后，将电加热棒插入活塞杆端部的电加热孔中，同时应在螺母上做标记，待活塞杆受热后将螺母拧动62.9°相当于135圆上弦70.4mm（以上数据为某活塞安装数据），在前半活塞体上做弦长标记，取出电加热棒，冷却后将螺母薄边扣紧于活塞杆端面槽内，即紧固完毕。这种活塞的活塞杆中间需要钻有细长孔，加工过程中细长孔极易偏移，造成活塞杆头部壁厚不均匀，大大降低活塞杆强度，降低使用寿命。电加热方式安装费时费力，旋转力矩极难掌握，当预紧力不足时，极易产生螺母松脱事故，当预紧力过量时，容易使材料塑性变形，降低使用寿命。

2超级螺母结构原理及优点2.1超级螺母结构原理

超级螺母结构的活塞部件中（图2），活塞与活塞杆连接采用超级螺母结构，压缩机活塞螺母由超级螺母、顶丝和垫组成（图3），顶丝由螺母内侧安装进超级螺母中，超级螺母再旋转安装到活塞杆上（图4）。超级螺母结构采用多顶推预紧技术，由带有多个顶推螺栓的圆形螺母和超硬垫片组成，紧固时仅需一个扭矩扳手逐级紧固，普通扭矩扳手也可达到的紧固力，适用于承受交变载荷的活塞等连接螺母。

2.2超级螺母结构优点

（1）工具简单，拆装时间短，劳动成本低：只需普通扭矩扳手即可完成，不需要大锤敲击等传统的螺栓紧固方法。

（2）省时省力：安装拆卸简便，可多人同时操作，也可用气动扳手紧固。（3）紧固牢靠：只要安装正确，就可以抵抗交变载荷、振动等压缩机工况，大大降低由于安装问题导致的停机时间。

（4）预紧力精确：可实现精确紧固控制，使螺栓张力保持均匀一致。

（5）适合狭小空间：不需要很大空间就可以实现活塞杆的快速拆装。

（6）柔性强：可以增加螺栓连接的弹性，这种连接可更加有效的承受高温和冲击。

（7）避免螺栓断裂：安装后，螺母本体产生微量变形，将集中在前几道螺纹上的应力释放。精确的负载控制及释放应力的特性，避免了螺杆的断裂。

（8）经济实用：顶推螺栓只是简单的机械部件，相对其他紧固方法要经济的多，并可重复使用。

（9）超级螺母的螺钉采用内部安装结构，即使某个螺钉发生断裂，也不会掉入

到气缸内，保证长期稳定运行。

（10）超级螺母结果由于不需要大型扳手，所以活塞表面设计成平面结构，使与

之配合的气缸盖的结构变得更简单，减少了余隙容积，提高了容积效率，设计的更加紧凑，降低了成本。

3超级螺母的使用方法

由于超级螺母的结构特点可知，安装及拆卸也必须严格按照技术要求执行，步骤如下：

3.1准备工作

（1）确认螺钉使用了二硫化钼或其他润滑脂；

（2）确认所有螺钉压紧端均未突出超级螺母底部；

（3）润滑主螺纹；

（4）将垫片安装在活塞杆上；

（5）用润滑脂润滑垫片表面或螺钉压紧端。3.2超级螺母的紧固

步：用手将超级螺母拧在活塞杆上直至底部接触到垫片，然后反向旋转45±15°。

保证主螺纹处于自由状态；

第二步：按图5所示位置，使用50%的额定扭矩分别对称紧固位置1-1、位置2-2 的两组螺钉；

第三步：按图6所示位置，使用50%的额定扭矩按顺序分别对称紧固位置3-3、位置4-4、位置5-5、位置6-6的四组螺钉；

第四步：使用75%的额定扭矩重复第二步；

第五步：使用75%的额定扭矩重复第三步；

第六步：使用99%的额定扭矩重复第二步；

第七步：使用99%的额定扭矩，按顺时针方向紧固其余螺钉；

第八步：全部螺钉紧固完成后，复查所有螺钉的紧固程度，最终紧固扭矩要求为额定扭矩的99%～105%。

3.3超级螺母的拆卸

在拆卸超级螺母时应注意逐步卸去每个螺钉上面的扣矩，绝不允许一次性卸掉某

一个螺钉的全部扭矩。拆卸时需要添加润滑脂帮助拆卸。从1号螺钉开始，以圆周顺序，将每个螺钉最多拧松1/4圈（图7），请勿拧到松动的程度。至少分三次，解除螺钉的压力。超级螺母螺钉全部松开后，可以用手取下超级螺母。安装拆卸过程时，要注意防止划伤活塞体及活塞杆螺纹，必要时候可以采用加热的方式来促进拆卸速度。

3.4维护及其他注意事项

按照正确的方法拧紧，超级螺母即使在使用多年后，其预紧力也不会松开。但是，我们仍然建议每次检维修时，检查螺母的预紧力。使用一把调至允许拧紧扭矩99%的扭矩扳手。不允许一次性将超级螺母的单个螺钉紧固到额定扭矩。拆卸下超级螺母后，有时会发现硬质垫圈出现百分之儿毫米的凹痕，属正常现象，硬质垫圈仍然可以使用，翻转即可。

4结语

超级螺母结构使用在往复式压缩机活塞部件上优点明显，近几年已经有很多压缩机应用这种结构，并在大型压缩机组中出现了超级螺母结构替代原有结构的趋势，超级螺母结构未来将成为一种往复式压缩机活塞的标准设计结构，使用户在使用往复式压缩机时更安全、更安心。