Vysokopevnostné tvarovanie závitov a konštrukcia koľajnicových skrutiek proti-uvoľňovaniu/protišmyknutiu{2}
Aké sú hlavné výhody vytvárania závitov skrutiek koľajníc hlavičkou za studena a procesom valcovania závitov?
V porovnaní s tradičným procesom sústruženia má vytváranie závitov koľajových skrutiek hlavičkou za studena a procesom valcovania závitov hlavné výhody vzlepšenie mechanických vlastností závitov, zabezpečenie rozmerovej presnosti, zvýšenie efektivity výroby a zníženie strát materiálu, ktorý plne spĺňa požiadavky na vysokú pevnosť a vysokú konzistenciu skrutiek v koľajovej technike. Proces valcovania za studena a valcovania závitov je metóda spracovania bez{1}}rezania. Závity sa vytvárajú vytláčaním drieku skrutky pomocou foriem. Kovové vlákna ocele sa počas spracovania neodrezávajú, ale sú kontinuálne rozložené pozdĺž profilu závitu, vďaka čomu je pevnosť v ťahu a medza klzu závitovej časti o 20 %-30 % vyššia ako u sústružených závitov a odolnosť proti únave je o viac ako 40 % vyššia. Dokáže zniesť veľkú silu predbežného uťahovania{16}}a opakované zaťaženie vibráciami upevnenia dráhy, čím sa zabráni prasknutiu závitu. Čo sa týka rozmerovej presnosti, proces hlavičkovania za studena a valcovania závitov je riadený CNC formami, s odchýlkou stúpania závitu menšou alebo rovnou ±0,03 mm a odchýlkou uhla profilu zubov menšou alebo rovnou ±0,5 stupňa, čo je oveľa vyššia presnosť ako presnosť sústružených závitov, zaisťuje presné zábery medzi skrutkami a maticami, zabraňuje koncentrácii napätia spôsobenej medzerami v zábere a zlepšuje stabilitu. Pokiaľ ide o efektivitu výroby, proces hlavičky za studena a valcovania závitov realizuje automatické kontinuálne spracovanie. Jedno zariadenie dokáže spracovať 800-1000 skrutiek za hodinu, čo je 5- až 6-krát viac ako pri procese sústruženia, čím uspokojí dopyt po ponuke veľkých železničných stavieb. Pokiaľ ide o stratu materiálu, proces sústruženia vytvára závity rezaním stopky s mierou straty materiálu 15% - 20%, zatiaľ čo proces hlavičky za studena a valcovania závitov je tvárnenie plastov s mierou straty materiálu menšou alebo rovnou 3%, čo výrazne znižuje náklady na suroviny. Okrem toho drsnosť povrchu závitu po hlavičke za studena a valcovaní závitu je Ra menšia alebo rovná 1,6 μm a povrch je hladký, čo môže znížiť trecí odpor počas záberu závitov, uľahčiť kontrolu sily predbežného utiahnutia počas konštrukcie a znížiť pravdepodobnosť korózie závitu.
Aké základné kritériá by ste mali dodržiavať pri výbere-základných materiálov s vysokou pevnosťou pre skrutky koľajníc?
Výber vysokopevných základných materiálov pre skrutky koľajníc sa riadi štyrmi základnými kritériami:prispôsobenie mechanického výkonu, dobrá spracovateľnosť, vynikajúca odolnosť proti korózii a kontrolovateľné náklady. Je potrebné presne vyberať materiály podľa pracovných podmienok linky (ťažká-ťažba/vysoká{2}}rýchlosť/bežná{3}}rýchlosť) a prostredia služieb (pobrežné/vnútrozemské/alpské), aby ste sa vyhli nadmernému-výberu alebo nedostatočnému výberu materiálov. Primárnym kritériom je prispôsobenie mechanického výkonu. Oceľové materiály zodpovedajúcej triedy pevnosti by sa mali vyberať podľa polohy použitia a požiadaviek na silu predbežného utiahnutia skrutiek. Vysokopevnostné legované konštrukčné ocele triedy 8.8 a 10.9 sa vyžadujú pre upevňovacie skrutky jadra koľajnice (skrutky s rybinovým plechom, skrutky s pružným pásom). Skrutky triedy 10.9 majú pevnosť v ťahu väčšiu alebo rovnú 1 000 MPa a medzu klzu väčšiu alebo rovnú 900 MPa, čím sa prispôsobujú požiadavkám na veľkú pred{16}}uťahovaciu silu ťažkých-ťahov a vysokorýchlostných{18} tratí; uhlíkové konštrukčné ocele triedy 4.8 a 6.8 možno použiť na pomocné skrutky staníc a odbočiek, aby sa znížili náklady. Základným kritériom je dobrá spracovateľnosť. Vybraný základný materiál musí mať dobrý priebeh za studena, valcovanie závitov a proces tepelného spracovania, nie je ľahké prasknúť počas hlavičky za studena, úplné tvarovanie závitu počas valcovania závitov a dobrú vytvrditeľnosť počas tepelného spracovania, čím sa zabezpečí jednotný celkový výkon skrutiek. Napríklad oceľ 42CrMo bežne používaná pre skrutky triedy 10.9 má vynikajúcu kaliteľnosť a pevnosť jadra a povrchu sú po tepelnom spracovaní konzistentné bez odchýlky výkonu. Vynikajúca odolnosť proti korózii je kritériom prispôsobenia sa životnému prostrediu. Konštrukčné ocele odolné voči korózii by sa mali vyberať pre pobrežné prostredie s vysokou-soľnou hmlou alebo by sa mala pridať špičková-antikorózna úprava na základe bežných- ocelí; ocele s dobrou nízkoteplotnou húževnatosťou, ako je oceľ 35CrMnSi, by sa mali vyberať pre vysokohorské oblasti, aby sa predišlo krehkému lomu skrutiek pri nízkych teplotách; Konvenčné vysokopevnostné ocele je možné zvoliť pre vnútrozemské suché prostredie, aby sa zjednodušil antikorózny proces. Kontrolovateľné náklady sú ekonomickým kritériom. Na základe predpokladu splnenia požiadaviek na mechanickú výkonnosť a životné prostredie by sa mala uprednostniť výber základných materiálov s vysokými nákladmi. Pre rovnakú triedu pevnosti by sa mala dať prednosť výberu vyzretých domácich oceľových materiálov, aby sa znížili dovozné náklady, a zároveň by ste sa mali vyhýbať výberu príliš{40}}špecifikovaných oceľových materiálov pre vysoký výkon, čo vedie k plytvaniu nákladmi.
Aké sú hlavné metódy úpravy závitu na zabránenie{0}}uvoľňovania a{1}}prešmykovania skrutiek koľajnice?
Medzi základné metódy úpravy závitu na zabránenie{0}}uvoľňovania a{1}}preklzu skrutiek koľajnice patrialepenie závitov, nauhličovanie závitov, ryhovanie závitov a záber nylonovej vložky. Všetky zvyšujú trenie medzi závitmi zmenou povrchových charakteristík alebo štruktúry záberu závitov, kompenzujú povoľovací moment spôsobený vibráciami a prispôsobujú sa požiadavkám rôznych vedení proti uvoľneniu. Lepenie nití je najpoužívanejší spôsob úpravy. Na povrchu závitu skrutky je nanesené špeciálne anaeróbne lepidlo zabraňujúce uvoľneniu-skrutky s hrúbkou vrstvy 5-10μm. Po utiahnutí sa anti{8}}lepidlo proti uvoľneniu vytvrdzuje v medzere záberu závitu a vytvorí sa vrstva lepidla s vysokou{11}}pevnosťou, ktorá premení mechanické zábery závitov na „mechanické zábery + lepenie“ a trecia sila sa niekoľkokrát zvýši. Skrutka sa neuvoľní ani za podmienok silných vibrácií, čím sa prispôsobí nosným líniám, ako sú vysokorýchlostné a ťažké{16} trate. Proces lepenia je jednoduchý a dá sa spracovať v dávkach. Nauhličovanie závitov je vylepšená metóda úpravy. Atómy uhlíka sú infiltrované do povrchu závitu prostredníctvom procesu vysokoteplotného nauhličovania, čím sa vytvorí nauhličená vrstva s vysokou-tvrdosťou s hrúbkou 0,1-0,2 mm, pričom tvrdosť povrchu dosahuje viac ako HV800, čo nielen zlepšuje odolnosť závitu voči opotrebovaniu a únave, ale zvyšuje aj súčiniteľ{{20} zapletenia{21} závitu a 2{2} zachytenie protišmykové, prispôsobujúce sa mestským železničným tratiam s častými vibráciami a ľahkým opotrebovaním závitu. Ryhovanie závitov je metóda fyzickej modifikácie. Na povrchu závitu skrutky na strane zubov sú vyvalcované drobné diamantové vzory s hĺbkou 0,05-0,1 mm. Po utiahnutí sa vzory zapadnú do zuba na závite matice, čím sa vytvorí mechanická oklúzia, čím sa zvýši trecí odpor. Súčasne môžu vzory pretrhnúť olejový film medzi závitmi, aby sa predišlo skĺznutiu spôsobenému kontamináciou olejom, prispôsobujú sa stanici a odbočkám s nízkou silou predbežného utiahnutia. Sieťovanie nylonových vložiek je metóda štrukturálnej modifikácie. V závitovom otvore matice je vložený nylonový krúžok a vnútorný priemer nylonového krúžku je o niečo menší ako hlavný priemer závitu skrutky. Po utiahnutí závit skrutky vytláča nylonový krúžok, aby sa vytvorila elastická deformácia, a nylonový krúžok je tesne pripojený k závitu, aby sa vytvorila nepretržitá elastická prídržná sila na vyrovnanie uvoľňovacieho momentu. Nylonový krúžok má navyše tlmiaci účinok, ktorý môže znížiť vplyv vibrácií na závit, čím sa prispôsobí vysokorýchlostným linkám s vysokými požiadavkami na presnosť proti uvoľneniu.
Aký je princíp proti{0}}uvoľňovaniu a požiadavky na prispôsobenie-podložiek proti uvoľneniu v upevňovaní skrutiek koľajníc?
Základným princípom proti{0}}uvoľňovaniu podložiek proti{1}}uvoľňovaniu v upevňovaní skrutiek koľajníc jekompenzácia elastickej deformácie + zaistenie spätného trenia. Prostredníctvom štrukturálnych charakteristík podložiek, keď má skrutka mierny trend uvoľňovania v dôsledku vibrácií, je sila predbežného uťahovania včas kompenzovaná a vytvára sa spätné trenie, aby sa zabránilo ďalšiemu uvoľňovaniu skrutky, čo je dôležitá pomocná štruktúra na zabránenie-uvoľňovania skrutky koľajnice. Väčšina-podložiek proti uvoľneniu má kotúčové-tvarované alebo dvojité-samouzamykacie-štruktúry. Kotúčová -podložka proti uvoľneniu{10}} je stlačená, aby vytvorila elastickú deformáciu, keď je skrutka utiahnutá, čím sa ukladá elastická potenciálna energia. Keď sa skrutka v dôsledku vibrácií uvoľní a predbežná uťahovacia sila sa zníži, elastická potenciálna energia podložky sa uvoľní, aby sa vytvorila obrátená prítlačná sila na kompenzáciu straty predbežnej uťahovacej sily. Súčasne bude trecia plocha medzi podložkou a hlavou skrutky a povrch pripojenej časti generovať spätné trenie, aby sa kompenzoval uvoľňovací moment; dvojitá-samouzamykacia{16}}podložka sa skladá z dvoch podložiek so špirálovitými zubami. Po utiahnutí skrutkovité zuby oboch podložiek do seba zapadnú. Pri vibrácii samosvorná{19}štruktúra špirálových zubov zabráni relatívnej rotácii podložiek, čím zablokuje skrutku a proti{20}}účinok uvoľnenia je lepší ako u kotúčovej{21}}podložky. Prispôsobenie podložiek proti{23}}uvoľňovaniu musí spĺňať tri požiadavky:prispôsobenie pevnosti skrutiek, prispôsobenie pracovným podmienkam a prispôsobenie inštalačnému povrchu. Pokiaľ ide o pevnosť, mali by sa pre skrutky s vysokou pevnosťou 8.8 a 10.9 vybrať-vysokopevné podložky zodpovedajúcich tried. Pevnosť v ťahu a medza pružnosti podložiek sa musia zhodovať so skrutkami, aby sa predišlo deformácii a zlyhaniu podložiek pred skrutkami; pokiaľ ide o prispôsobenie sa pracovnému stavu, dvojité-hromadné samouzamykacie{8}}vysoko{9}}pevné protismerné{10}}podložky by sa mali zvoliť pre ťažké-nákladné a vysokorýchlostné{12}}trate, tlmiace{13}}tvarované tlmenie proti-uvoľňovaniu mestské{14} podložky pre mestské{15} koľajnicové podložky je možné zvoliť a bežné podložky proti uvoľneniu bežné{16}}rýchlostné a vedľajšie trate; pokiaľ ide o prispôsobenie povrchu inštalácie, mali by sa zvoliť ploché proti{17}}podložky, ak je povrch pripojenej časti hladká rovina, a -podložky s protišmykovými zubami, ak je povrch drsný alebo zakrivený, aby sa zvýšilo trenie s povrchom inštalácie a zabránilo sa skĺznutiu podložiek. Okrem toho musí vnútorný a vonkajší priemer podložky proti uvoľneniu presne zodpovedať špecifikáciám skrutiek s medzerou menšou alebo rovnou ±0,1 mm, aby sa zabezpečilo centrovanie a umiestnenie počas inštalácie a aby sa predišlo zlyhaniu proti uvoľneniu spôsobenému excentrickým zaťažením.
Ako zlepšuje-protišmykový dizajn zubov hlavy skrutky koľajnice stabilitu upevnenia?
Protišmykový{0} dizajn zubov hlavy skrutky koľajnice zlepšuje celkovú stabilitu upevnenia od zdroja upevnenia skrutky prostredníctvom troch aspektov:zvýšenie koeficientu trenia s inštalačným povrchom, zabránenie relatívnej rotácii hlavy skrutky a rozptýlenie sily predbežného utiahnutia-, ktorý účinne kompenzuje riziko uvoľnenia spôsobené vibráciami vlaku a je základnou protišmykovou štruktúrou skrutiek koľaje. Protišmykové zuby sú navrhnuté na spodnom povrchu hlavy skrutky (strana, ktorá sa dotýka povrchu inštalácie), väčšinou trojuholníkové alebo pásové zuby rozmiestnené do krúžku, s výškou zubov 0,2-0,5 mm a rozstupom zubov 1-2 mm. Keď je skrutka utiahnutá, protišmykové zuby sa zapustia do povrchu pripojenej časti (ako je prítlačná doska, doska s rybičkou), aby vytvorili mechanickú oklúziu, čím sa jednoduchý povrchový kontakt medzi hlavou skrutky a pripojenou časťou zmení na „povrchový kontakt + oklúzia zubov“, koeficient trenia sa 2- zvýši o 2-3-násobok uvoľnenia spôsobeného vibráciami a výrazne zníži relatívna rotácia hlavy skrutky. Protišmykové zuby sú zároveň rovnomerne rozmiestnené v krúžku, vďaka čomu sa tlak hlavy skrutky rovnomerne prenesie na povrch pripájaného dielu, rozptýli silu predbežného utiahnutia, zabráni deformácii povrchu inštalácie spôsobenej lokálnou koncentráciou napätia a zabezpečí stabilný prenos sily predbežného{17}}utiahnutia. Ak na hlave skrutky nie sú žiadne protišmykové zuby, hlava sa môže počas vibrácií ľahko skĺznuť s inštalačným povrchom, čo vedie k rýchlemu oslabeniu sily predbežného uťahovania{20} a zlyhaniu upevňovacieho systému. Okrem toho je veľkosť protišmykových zubov{22} presne navrhnutá podľa špecifikácií skrutiek a polôh použitia. Protišmykové{23}zuby veľkých skrutiek{24}}špecifikácie (M24 a vyššie) sú vyššie a hustejšie, čím sa prispôsobujú požiadavkám na veľkú pred{26}}uťahovaciu silu; protišmykové zuby malých skrutiek{29}}špecifikácie (M16 a nižšie) sú plytšie a redšie, čím sa zabráni nadmernému poškodeniu povrchu spojovanej časti v dôsledku príliš vysokých zubov; protišmykové zuby skrutiek rybieho taniera sú páskové zuby, ktoré sa prispôsobujú plochému inštalačnému povrchu podložky, a protišmykové zuby skrutiek elastického pásu sú trojuholníkové zuby, ktoré sa prispôsobujú zakrivenému inštalačnému povrchu elastického pásu. Presná veľkosť a tvar maximalizujú účinok protišmykových zubov-. Proti-zúbky spolupracujú s podložkami proti-uvoľňovaniu a{37}}uvoľňovaniu závitu a vytvárajú tak trojitý-systém „protišmyková úprava hlavy + proti uvoľneniu závitu + kompenzácia podložky“, takže skrutky pásov zostanú vždy utiahnuté aj pri podmienkach dlhodobých vibrácií.