Oblikovanje navoja visoke{0}}čvrstoće i konstrukcija protiv-labavljenja/protiv-klizanja tračničkih vijaka
Koje su ključne prednosti oblikovanja navoja tračnih vijaka postupkom hladnog nabijanja i valjanja navoja?
U usporedbi s tradicionalnim postupkom tokarenja, oblikovanje navoja tračnih vijaka postupkom hladnog nabijanja i valjanja navoja ima ključne prednosti upoboljšanje mehaničkih svojstava navoja, osiguravanje točnosti dimenzija, povećanje učinkovitosti proizvodnje i smanjenje gubitka materijala, koji u potpunosti ispunjava zahtjeve visoke čvrstoće i visoke postojanosti vijaka u kolosiječnom inženjerstvu. Postupak hladnog zaglavljivanja i valjanja navoja metoda je obrade bez-rezanja. Navoji se oblikuju istiskivanjem tijela vijka pomoću kalupa. Metalna vlakna čelika nisu odsječena tijekom obrade, već su umjesto toga kontinuirano raspoređena duž profila navoja, čineći vlačnu čvrstoću i granicu popuštanja dijela navoja 20%-30% većim nego kod tokarenih navoja, a otpornost na zamor više od 40% višim. Može podnijeti veliku-silu prethodnog zatezanja i opetovano opterećenje vibracijama pričvršćivanja tračnica, izbjegavajući lom konca. Što se tiče točnosti dimenzija, proces hladnog zaglavlja i valjanja navoja kontroliraju CNC kalupi, s odstupanjem koraka navoja manjim od ili jednakim ±0,03 mm i odstupanjem kuta profila zuba manjim ili jednakim ±0,5 stupnjeva, što je puno više od točnosti tokarenih navoja, osiguravajući precizno spajanje između vijaka i matica, izbjegavajući koncentraciju naprezanja uzrokovanu prazninama u mreži, i poboljšanje stabilnosti pričvršćivanja. Što se tiče učinkovitosti proizvodnje, postupak hladnog sastavljanja i valjanja navoja ostvaruje automatsku kontinuiranu obradu. Jedna oprema može obraditi 800-1000 vijaka na sat, što je 5-6 puta više od procesa tokarenja, čime se zadovoljava potražnja opskrbe za izgradnju željeznica velikih razmjera. Što se tiče gubitka materijala, proces tokarenja oblikuje navoje rezanjem drške sa stopom gubitka materijala od 15%-20%, dok je proces hladnog nabijanja i valjanja navoja plastično oblikovanje sa stopom gubitka materijala manjom od ili jednakom 3%, čime se uvelike smanjuju troškovi sirovina. Osim toga, površinska hrapavost navoja nakon hladnog nabijanja i valjanja navoja je Ra manja ili jednaka 1,6 μm, a površina je glatka, što može smanjiti otpor trenja tijekom zahvata navoja, olakšati kontrolu sile prethodnog zatezanja tijekom konstrukcije i smanjiti vjerojatnost korozije navoja.
Koje ključne kriterije treba slijediti pri odabiru-osnovnih materijala visoke čvrstoće za svornjake?
Odabir osnovnih-materijala visoke čvrstoće za sidra za tračnice slijedi četiri ključna kriterija:mehanička prilagodba performansi, dobra obradivost, izvrsna otpornost na koroziju i kontrolirani trošak. Potrebno je precizno odabrati materijale u skladu s radnim uvjetima na pruzi (teški-tegovi/velike-brzine/obične-brzine) i radnim okruženjima (obalno/unutarnje/alpsko) kako bi se izbjegao pre-odabir ili nedovoljan odabir materijala. Prilagodba mehaničkih performansi primarni je kriterij. Čelične materijale odgovarajućih razreda čvrstoće treba odabrati u skladu s položajem uporabe i zahtjevima sile pred{7}}zatezanja vijaka. Visok{9}}legirani strukturni čelici stupnja 8.8 i 10.9 potrebni su za pričvrsne vijke jezgre tračnice (vijci s ribljim pločama, vijci s elastičnom trakom). Vijci stupnja 10.9 imaju vlačnu čvrstoću veću ili jednaku 1000 MPa i granicu razvlačenja veću ili jednaku 900 MPa, prilagođavajući se velikim zahtjevima sile pred-zatezanja za teške-tegove i velike-brzine; ugljični konstrukcijski čelici stupnja 4.8 i 6.8 mogu se koristiti za pomoćne vijke stanica i ogranaka kako bi se smanjili troškovi. Dobra obradivost je osnovni kriterij. Odabrani osnovni materijal mora imati dobru hladnoću, valjanje navoja i performanse procesa toplinske obrade, ne smije lako pucati tijekom hladnog obrade, potpuno formiranje navoja tijekom valjanja navoja i dobru očvrsljivost tijekom toplinske obrade, osiguravajući ujednačenu ukupnu izvedbu vijaka. Na primjer, čelik 42CrMo koji se obično koristi za vijke stupnja 10.9 ima izvrsnu kaljivost, a čvrstoća jezgre i površine su postojane nakon toplinske obrade bez odstupanja u performansama. Izvrsna otpornost na koroziju je kriterij prilagodbe okolišu. Legirani konstrukcioni čelici otporni-otporni na koroziju trebaju se odabrati za obalna okruženja s-slanom prskanjem ili treba dodati-vrhunski-tretman protiv korozije na temelju uobičajenih čelika visoke-čvrstoće; za alpska područja treba odabrati čelike s dobrom ni-temperaturnom žilavošću kao što je 35CrMnSi čelik kako bi se izbjegao krti lom vijaka na niskim temperaturama; konvencionalni čelici visoke-čvrstoće mogu se odabrati za kopnena suha okruženja kako bi se pojednostavio-proces korozije. Kontrolirani trošak je ekonomski kriterij. Pod pretpostavkom ispunjavanja zahtjeva mehaničkih svojstava i zaštite okoliša, prioritet treba dati odabiru osnovnih materijala s visokom cijenom. Za istu ocjenu čvrstoće, prioritet bi trebalo dati odabiru zrelih domaćih čeličnih materijala kako bi se smanjili troškovi uvoza, au isto vrijeme izbjegao odabir više-specifikacijskih čeličnih materijala za visoke performanse, što bi rezultiralo gubitkom troškova.
Koje su osnovne metode modifikacije navoja za sprječavanje-otpuštanja i-klizanja vijaka tračnica?
Osnovne metode modifikacije navoja za protu-labavljenje i protu{1}}klizanje vijaka tračnice uključujulijepljenje navoja, naugljičenje navoja, narezivanje navoja i mreža najlonskog umetka. Svi oni povećavaju trenje između navoja mijenjanjem površinskih karakteristika ili mrežne strukture navoja, neutraliziraju okretni moment otpuštanja uzrokovan vibracijama i prilagođavaju se zahtjevima protiv-labavljenja različitih konaca. Lijepljenje navoja najrašireniji je način modifikacije. Posebno anaerobno ljepilo protiv-otlabavljenja naneseno je na površinu navoja vijka debljinom sloja od 5-10μm. Nakon zatezanja, ljepilo protiv-olabavljenja stvrdnjava se u otvoru mreže za navoj kako bi se formirao ljepljivi sloj visoke{11}}čvrstoće, pretvarajući mehaničko zahvatanje niti u "mehaničko zahvatanje + lijepljenje", a sila trenja se povećava nekoliko puta. Čak i pod jakim uvjetima vibracija, vijak se neće olabaviti, prilagođavajući se osnovnim užetima kao što su velike-brzine i teški-užeti. Postupak lijepljenja je jednostavan i može se obrađivati u serijama. Naugljičavanje navoja je poboljšana metoda modifikacije. Atomi ugljika infiltriraju se u površinu navoja kroz proces naugljičenja na visokim-temperaturama kako bi se formirao naugljičeni sloj visoke-tvrdoće debljine 0,1-0,2 mm, a površinska tvrdoća doseže više od HV800, što ne samo da poboljšava otpornost na habanje i otpornost na umor navoja, već također povećava koeficijent trenja tijekom spajanja navoja kako bi se postiglo protiv-labavljenja i protu{32}}klizanja, prilagođavanje gradskim željezničkim prugama s čestim vibracijama i lakim trošenjem niti. Narezivanje navoja je metoda fizičke izmjene. Sićušni dijamantni uzorci s dubinom od 0,05-0,1 mm valjani su na bočnoj površini zuba navoja vijka. Nakon zatezanja, uzorci se isprepliću s nazubljenom stranom navoja matice kako bi stvorili mehaničku okluziju, povećavajući otpor trenja. U isto vrijeme, uzorci mogu razbiti uljni film između navoja kako bi se izbjeglo klizanje uzrokovano onečišćenjem uljem, prilagođavajući se vodovima stanica i grana s niskom silom prethodnog zatezanja. Mreža od najlonskog umetka je metoda strukturne modifikacije. Najlonski prsten je umetnut u navojnu rupu matice, a unutarnji promjer najlonskog prstena nešto je manji od glavnog promjera navoja vijka. Kada se zategne, navoj vijka istiskuje najlonski prsten stvarajući elastičnu deformaciju, a najlonski prsten je usko pričvršćen na navoj kako bi se stvorila kontinuirana elastična sila držanja kako bi se neutralizirao okretni moment otpuštanja. Osim toga, najlonski prsten ima učinak prigušivanja, što može smanjiti utjecaj vibracija na navoj, prilagođavajući se konopcima velike brzine s visokim zahtjevima za točnost protiv labavljenja.
Koji su princip protiv-labavljenja i zahtjevi za prilagodbu podloški protiv-labavljenja u pričvršćivanju vijcima tračnica?
Temeljni princip protiv-labavljenja podloški protiv-labavljenja u pričvršćivanju vijcima tračnice jekompenzacija elastične deformacije + blokiranje obrnutim trenjem. Kroz strukturne karakteristike podložaka, kada vijak ima lagani trend otpuštanja zbog vibracija, sila pred{1}}zatezanja kompenzira se na vrijeme i generira se obrnuto trenje kako bi se spriječilo da vijak nastavi olabaviti, što je važna pomoćna struktura za protu-otpuštanje vijka tračnice. Većina podloški protiv-olabavljivanja su u obliku diska-ili dvo-slojnih samo-struktura za zaključavanje. Disk-protiv{10}}olabavljiva podloška komprimirana je kako bi proizvela elastičnu deformaciju kada je vijak zategnut, pohranjujući elastičnu potencijalnu energiju. Kada vijak popusti zbog vibracija i sila pred{12}}zatezanja se smanji, elastična potencijalna energija podloške se oslobađa kako bi se stvorila obrnuta sila pritiska kako bi se nadoknadio gubitak sile pred{13}}zatezanja. U isto vrijeme, površina trenja između podloške i glave vijka, te spojene površine dijela će generirati obrnuto trenje kako bi se neutralizirao okretni moment otpuštanja; dvostruka -slojna samozaključavajuća-podloška sastoji se od dvije podloške sa spiralnim zubima. Kada su zategnuti, spiralni zupci dviju podložaka zahvaćaju jedan s drugim. Prilikom vibriranja, samozaključavajuća struktura spiralnih zubaca spriječit će relativnu rotaciju podložnih pločica, čime se zaključava vijak, a učinak protiv-olabavljenja bolji je od podloške-u obliku diska. Prilagodba podloški protiv -olabavljenja mora slijediti tri zahtjeva:usklađenost s čvrstoćom vijaka, usklađenost s radnim uvjetima i usklađenost s ugradbenom površinom. Što se tiče usklađenosti čvrstoće, za vijke visoke čvrstoće stupnja 8.8 i 10.9 treba odabrati podloške protiv-olabavljenja visoke-čvrstoće odgovarajućih razreda. Vlačna čvrstoća i granica elastičnosti podložaka moraju odgovarati vijcima kako bi se izbjegla deformacija i kvar podložaka prije vijaka; u smislu usklađivanja radnih uvjeta, dvostruke-složne samo-zaključavajuće podloške visoke-čvrstoće protiv-labavljenja treba odabrati za teške-tegobe i-brze pruge, diskaste-prigušne-podloške protiv labavljenja mogu se odabrati za gradske željezničke pruge i obične opruge podloške protiv-labavljenja mogu se odabrati za obične-brzine i grane; u smislu usklađivanja površine za ugradnju, ravne podloške protiv -labavljenja treba odabrati kada je površina spojenog dijela glatka ravnina, a podloške protiv -labavljenja s zubima protiv-klizanja treba odabrati kada je površina hrapava ili zakrivljena površina kako bi se povećalo trenje s površinom za ugradnju i izbjeglo klizanje podloški. Osim toga, unutarnji i vanjski promjer podloške protiv -olabavljenja moraju biti precizno usklađeni sa specifikacijama vijaka, s razmakom manjim od ili jednakim ±0,1 mm, kako bi se osiguralo centriranje i pozicioniranje tijekom instalacije i izbjegao kvar protiv-olabavljenja uzrokovan ekscentričnim opterećenjem.
Na koji-protivklizni dizajn zubaca glave vijka za tračnice poboljšava stabilnost pričvršćivanja?
Protu{0}}dizajn zubaca glave vijka za tračnice poboljšava ukupnu stabilnost pričvršćivanja od samog izvora pričvršćivanja vijka kroz tri aspekta:povećanje koeficijenta trenja s površinom ugradnje, sprječavanje relativne rotacije glave vijka i raspršivanje sile pred{0}}zatezanja, učinkovito neutralizira rizik od labavljenja uzrokovan vibracijama vlaka i osnovna je protu{0}}klizna struktura vijaka tračnice. Protuklizni zubi su dizajnirani na donjoj površini glave vijka (strana koja je u kontaktu s ugradbenom površinom), uglavnom su trokutasti ili trakasti zubi raspoređeni u prstenu, s visinom zuba od 0,2-0,5 mm i razmakom zuba od 1-2 mm. Kada je vijak zategnut, protu{11}}zubi protiv klizanja bit će ugrađeni u površinu spojenog dijela (kao što je pritisna ploča, riblja ploča) kako bi formirali mehaničku okluziju, pretvarajući jednostavan površinski kontakt između glave vijka i spojenog dijela u "površinski kontakt + okluzija zuba", koeficijent trenja se povećava 2-3 puta, što uvelike smanjuje relativnu rotaciju glave vijka uzrokovanu vibracijama i sprječava otpuštanje vijka iz izvora. U isto vrijeme, zubi protiv klizanja ravnomjerno su raspoređeni u prstenu, što može učiniti da se pritisak glave vijka ravnomjerno prenosi na površinu spojenog dijela, raspršiti silu pred{15}}zatezanja, izbjeći deformaciju površine ugradnje uzrokovanu lokalnom koncentracijom naprezanja i osigurati stabilan prijenos sile pred{17}}zatezanja. Ako na glavi vijka nema zubaca protiv klizanja, glavu je lako skliznuti s ugradbenom površinom tijekom vibracija, što dovodi do brzog slabljenja sile pred-zatezanja i kvara sustava za pričvršćivanje. Osim toga, veličina protukliznih zubaca točno je dizajnirana prema specifikacijama vijaka i položajima uporabe. Pro-protuklizni zubi velikih-specifikacijskih vijaka (M24 i više) su viši i gušći, prilagođavajući se zahtjevima za velikom-silom zatezanja; protuklizni zubi malih-specifikacijskih vijaka (M16 i niži) su plići i rjeđi, čime se izbjegava pretjerano oštećenje površine spojenog dijela zbog previsokih zuba; zubi protiv-klizanja vijaka s pločicom za ribu su zupci u obliku trake, koji se prilagođavaju ravnoj površini ugradnje ploče za ploču, a zupci protiv-klizanja vijaka s elastičnom trakom su trokutasti zubi, koji se prilagođavaju zakrivljenoj površini za ugradnju elastične trake. Točna veličina i dizajn oblika povećavaju učinak protukliznih zuba. Zubi protiv-klizanja surađuju s podloškama protiv-olabavljenja navoja i podloškama protiv-olabavljenja kako bi formirali trostruki protu{39}}sustav popuštanja "glava protiv klizanja + navoj protiv labavljenja + kompenzacija podloške", tako da vijci tračnice uvijek ostaju pričvršćeni u uvjetima dugotrajne vibracije.