Конструкція рейкових болтів із високою-різьбленням і анти{1}}розхитуванням/-ковзанням
Які основні переваги формування різьби гусеничних болтів шляхом холодної висадки та процесу прокатки різьби?
Порівняно з традиційним процесом токарної обробки, формування різьби гусеничних болтів за допомогою холодної висадки та процесу прокатки різьби має основні переваги впокращення механічних властивостей різьби, забезпечення точності розмірів, підвищення ефективності виробництва та зменшення втрат матеріалу, що повністю відповідає вимогам високої міцності та високої консистенції болтів у колійному будівництві. Процеси холодної висадки та накочування різьблення не є -методом обробки. Різьба формується шляхом видавлювання хвостовика болта за допомогою форм. Металеві волокна сталі не відрізаються під час обробки, а натомість безперервно розподіляються вздовж профілю різьби, завдяки чому міцність на розрив і межа текучості частини різьби на 20%-30% вище, ніж у точених різьб, а опір втомі більш ніж на 40% вище. Він може витримати велике зусилля попереднього затягування та багаторазове вібраційне навантаження кріплення гусениці, уникаючи розриву різьби. З точки зору точності розмірів, процес холодного завантаження та накатки різьблення контролюється прес-формами з ЧПУ, з відхиленням кроку різьби менше або дорівнює ±0,03 мм і відхиленням кута профілю зуба менше або дорівнює ±0,5 градуса, що набагато вище, ніж точність точеної різьби, забезпечуючи точне зчеплення між болтами та гайками, уникаючи концентрації напруги, спричиненої зазорами в сітці, і підвищення стабільності кріплення. З точки зору ефективності виробництва, процес холодної висадки та накатки різьби реалізує автоматичну безперервну обробку. Одне обладнання може обробляти 800-1000 болтів на годину, що в 5-6 разів перевищує процес токарної обробки, задовольняючи потреби великомасштабного залізничного будівництва. Що стосується втрат матеріалу, процес токарної обробки формує різьблення шляхом різання хвостовика з коефіцієнтом втрати матеріалу 15%-20%, тоді як процес холодної висадки та прокатки різьби є пластичним формуванням із коефіцієнтом втрати матеріалу менше або дорівнює 3%, що значно знижує вартість сировини. Крім того, шорсткість поверхні різьби після холодної висадки та накатки різьби становить Ra менше або дорівнює 1,6 мкм, а поверхня є гладкою, що може зменшити опір тертю під час зачеплення різьби, полегшити контроль сили попереднього затягування під час виготовлення та зменшити ймовірність корозії різьби.
Якими основними критеріями слід керуватися під час вибору-високоміцних базових матеріалів для гусеничних болтів?
Вибір високоміцних-матеріалів основи для гусеничних болтів дотримується чотирьох основних критеріїв:адаптація механічних характеристик, хороша технологічність, чудова стійкість до корозії та контрольована вартість. Необхідно точно вибирати матеріали відповідно до умов роботи на лінії (важкі-перевезення/висока-швидкість/звичайна-швидкість) і середовища експлуатації (прибережні/внутрішні/альпійські), щоб уникнути надмірного-вибору або недостатнього вибору матеріалів. Основним критерієм є механічна адаптація. Сталеві матеріали відповідних класів міцності слід вибирати відповідно до робочого положення та вимог до-сили попереднього затягування болтів. -Високоміцні леговані конструкційні сталі класу 8.8 і 10.9 потрібні для болтів кріплення основних колій (болти з рибчастою пластиною, болти з еластичною стрічкою). Болти класу 10.9 мають міцність на розрив більше або дорівнює 1000 МПа та межу текучості більше або дорівнює 900 МПа, адаптуючись до великих-вимог попереднього затягування для важких-магістралей і високо-швидкісних ліній; вуглецеві конструкційні сталі марки 4,8 і 6,8 можуть бути використані для допоміжних болтів станційних і відводних ліній для зниження витрат. Хороша оброблюваність - основний критерій. Вибраний базовий матеріал повинен мати хороші характеристики холодної висадки, накатки різьблення та процесу термічної обробки, не легко розтріскуватися під час холодної висадки, повного формування різьблення під час накатки різьби та хорошої загартовуваності під час термічної обробки, забезпечуючи однакову загальну продуктивність болтів. Наприклад, сталь 42CrMo, яка зазвичай використовується для болтів класу 10.9, має чудову загартовуваність, а міцність серцевини та поверхні залишаються незмінними після термічної обробки без відхилень у продуктивності. Чудова стійкість до корозії є критерієм адаптації до навколишнього середовища. Корозійно-стійкі конструкційні сталі слід вибирати для прибережних середовищ із високим-соляним бризком або високоякісну анти{31}}корозійну обробку слід додати на основі звичайних високоміцних сталей; сталі з хорошою -температурною в’язкістю, такі як сталь 35CrMnSi, слід вибирати для альпійських районів, щоб уникнути крихкого руйнування болтів за низьких температур; звичайні високоміцні-сталі можна вибрати для внутрішніх сухих середовищ, щоб спростити-процес антикорозії. Економічним критерієм є контрольована собівартість. З огляду на відповідність вимогам щодо механічних характеристик і навколишнього середовища, пріоритет слід віддавати вибору базових матеріалів з високими показниками вартості. Для того самого класу міцності слід віддавати перевагу вибору зрілих вітчизняних сталевих матеріалів, щоб зменшити витрати на імпорт, і водночас уникати вибору сталевих матеріалів, що перевищують-специфікації, для високої ефективності, що призведе до втрати коштів.
Які основні методи модифікації різьблення для запобігання-розкручування та-ковзання болтів гусениці?
Основні методи модифікації різьблення для запобігання-розкручування та-ковзання болтів гусениці включаютьсклеювання різьблення, цементація різьблення, накатка різьби та сітка з нейлонової вставки. Усі вони збільшують тертя між нитками, змінюючи характеристики поверхні або структуру сітки ниток, компенсують крутний момент ослаблення, спричинений вібрацією, і адаптуються до вимог проти-ослаблення різних ліній. Склеювання ниток є найбільш поширеним методом модифікації. На поверхню різьби болта нанесено спеціальний анаеробний клей проти-розкручування товщиною 5-10 мкм. Після затягування клей проти-послаблення твердне в щілині з’єднання різьби, утворюючи високо{11}}міцний клейовий шар, перетворюючи механічне з’єднання ниток на «механічне з’єднання + склеювання», а сила тертя збільшується в кілька разів. Навіть за умов сильної вібрації болт не послабиться, адаптуючись до основних канатів, таких як високі-швидкісні та важкі-канати. Процес склеювання простий і може оброблятися партіями. Науглерожування різьби є розширеним методом модифікації. Атоми вуглецю проникають у поверхню різьби через високо-температурний процес науглерожування з утворенням високо-науглерожуваного шару товщиною 0,1-0,2 мм, а поверхнева твердість досягає понад HV800, що не тільки покращує зносостійкість і стійкість до втоми різьби, але також збільшує коефіцієнт тертя під час з’єднання різьби для досягнення анти-розхитування та проти-ковзання, адаптація до міських залізничних ліній із частою вібрацією та легким зносом нитки. Накатка різьблення є фізичним методом модифікації. Крихітні ромбоподібні візерунки глибиною 0,05-0,1 мм накатані на бічній поверхні зуба різьби болта. Після затягування візерунки зчіплюються з зубчастою стороною різьби гайки, утворюючи механічну оклюзію, збільшуючи опір тертю. У той же час візерунки можуть порушити масляну плівку між нитками, щоб уникнути ковзання, викликаного забрудненням мастилом, адаптуючись до станційних і відгалужувальних ліній з низькою силою попереднього затягування. Нейлонова вставка є методом структурної модифікації. Нейлонове кільце вставлено в різьбовий отвір гайки, і внутрішній діаметр нейлонового кільця трохи менший за основний діаметр різьби болта. Під час затягування різьба болта видавлює нейлонове кільце, утворюючи пружну деформацію, і нейлонове кільце щільно прикріплюється до різьби, створюючи безперервну пружну утримуючу силу для компенсації моменту ослаблення. Крім того, нейлонове кільце має демпферний ефект, який може зменшити вплив вібрації на різьблення, адаптуючись до високошвидкісних ліній з високими вимогами до точності запобігання ослабленню.
Який принцип проти-розкручування та вимоги до адаптації проти-шайб для кріплення болтів?
Основним принципом анти-розхитування шайб проти-ослаблення в кріпленні рейкових болтів єпружна компенсація деформації + блокування зворотного тертя. Завдяки структурним характеристикам шайб, коли болт має тенденцію до невеликого ослаблення через вібрацію, сила попереднього затягування компенсується з часом і створюється зворотне тертя, щоб запобігти ослабленню болта, що є важливою допоміжною структурою для запобігання ослабленню болта гусениці. Більшість шайб проти-розбовтування мають диско-форму або подвійну{6}}стопку само-конструкцій. Дископодібна -шайба проти-розкручування стискається, щоб викликати пружну деформацію під час затягування болта, зберігаючи пружну потенційну енергію. Коли болт послаблюється через вібрацію та сила попереднього затягування-зменшується, потенціальна енергія пружності шайби вивільняється для створення зворотної сили натискання, щоб компенсувати втрату сили попереднього затягування-. У той же час поверхня тертя між шайбою та головкою болта, а також поверхня з’єднаної частини буде створювати зворотне тертя, щоб компенсувати момент ослаблення; подвійна -самоблокувальна-шайба складається з двох шайб із гвинтовими зубами. При затягуванні гвинтові зуби двох шайб зачіпаються одна з одною. Під час вібрації самоблокуюча структура гвинтових зубів запобігає відносному обертанню шайб, тим самим блокуючи болт, а ефект проти-розкручування кращий, ніж у диско-шайби. Адаптація анти-шайб має відповідати трьом вимогам:відповідність міцності болтів, відповідність умовам роботи та відповідність монтажній поверхні. З точки зору відповідності міцності, для високоміцних болтів класу 8.8 і 10.9- слід вибирати високоміцні анти-шайби відповідного класу. Міцність на розрив і межа пружності шайб повинні відповідати болтам, щоб уникнути деформації та руйнування шайб перед болтами; з точки зору відповідності робочим умовам, подвійні-пакети само-високо{9}}проти{10}}розхитуючих шайб слід вибирати для важких-магістралей і високо{12}}швидкісних ліній, диско-демпфіруючі проти-шайби можна вибирати для міських залізничних ліній і звичайних пружинних для звичайних-швидкісних і розгалужених ліній можна вибрати анти{15}}шайби; з точки зору відповідності монтажної поверхні, плоскі анти{17}}шайби слід вибирати, коли поверхня з’єднаної частини є гладкою площиною, і проти{18}}шайби з проти-ковзаючими зубцями слід вибирати, коли поверхня є шорсткою або криволінійною, щоб збільшити тертя з поверхнею встановлення та уникнути ковзання шайб. Крім того, внутрішній і зовнішній діаметри анти-розкручування шайби повинні точно відповідати специфікаціям болта, із зазором, меншим або дорівнює ±0,1 мм, щоб забезпечити центрування та позиціонування під час встановлення та уникнути непорушень проти-розкручування, спричинених ексцентричним навантаженням.
Як проти-конструкція зубів головки направляючого болта покращує стабільність кріплення?
Конструкція зубів проти ковзання головки направляючого болта покращує загальну стабільність кріплення від джерела кріплення болта за допомогою трьох аспектів:збільшення коефіцієнта тертя з поверхнею встановлення, запобігання відносному обертанню головки болта та розсіювання сили попереднього затягування, ефективно компенсуючи ризик ослаблення, спричинений вібрацією поїзда, і є основною структурою проти-ковзання колійних болтів. Зубці проти ковзання розроблені на нижній поверхні головки болта (сторона, що контактує з поверхнею встановлення), переважно трикутні або смугові зуби, розподілені кільцем, з висотою зуба 0,2-0,5 мм і кроком зуба 1-2 мм. Коли болт затягнуто, проти{11}}зубці проти ковзання будуть вбудовані в поверхню з’єднаної частини (наприклад, натискної пластини, пластини) для формування механічної оклюзії, перетворюючи простий поверхневий контакт між головкою болта та з’єднаною частиною в «контакт поверхні + оклюзія зуба», коефіцієнт тертя збільшується в 2-3 рази, що значно зменшує відносне обертання головки болта, спричинене вібрацією та запобігає ослабленню болта від джерела. У той же час протиковзкі зуби рівномірно розподіляються в кільці, завдяки чому тиск головки болта рівномірно передається на поверхню з’єднаної частини, розподіляється сила попереднього затягування, запобігає деформації монтажної поверхні, спричиненої локальною концентрацією напруги, і забезпечує стабільну передачу сили попереднього затягування. Якщо на голівці болта немає протиковзких зубів, головка легко зісковзне з монтажною поверхнею під час вібрації, що призведе до швидкого ослаблення сили попереднього затягування та виходу з ладу системи кріплення. Крім того, розмір протиковзких зубів точно розроблено відповідно до специфікацій болтів і положень використання. Зубці проти ковзання великих-болтів специфікації (M24 і вище) вищі та щільніші, адаптуючись до потреби у великій-силі попереднього затягування; протиковзкі зуби малих-специфікацій (M16 і нижче) дрібніші та рідші, що дозволяє уникнути надмірного пошкодження поверхні з’єднаної частини через занадто високі зуби; проти{31}}зубці проти ковзання болтів з пластиною — це смуги, які пристосовуються до плоскої монтажної поверхні пластини, а зуби проти ковзання болтів із еластичною стрічкою — це трикутні зуби, які адаптуються до вигнутої поверхні встановлення еластичної смуги. Точний розмір і конструкція форми максимізують ефект проти-ковзких зубів. Зубці проти-ковзання взаємодіють із шайбами, що запобігають{35}}ослабленню різьблення, і шайбам, що запобігають ослабленню-різьби, щоб утворити потрійну систему проти-розхитування: «головка проти ковзання + антирозкручування різьби + компенсація шайби», так що гвинти напрямних завжди залишаються закріпленими в умовах тривалої вібрації.