轨道车辆转向架螺纹防松防脱技术措施分析

作者：赵增闯( 江苏瑞铁轨道装备股份有限公司，江苏苏州215600)

来源：《技术与市场》2017年第24卷

摘要：对典型的转向架螺纹防松技术措施进行了分析; 介绍了轨道车辆转向架防松、防脱设计原则及技术措施。

0 引言

    转向架是保证轨道车辆安全高效运行的核心部件，而转向架的防松防脱可靠性能是影响轨道车辆能否安全运行的关键性能之一。转向架各部件联接方式可考虑采用螺纹联接或拉铆联接方式，但拉铆联接是永久性联接方式，适用于不需要拆卸的部位联接，转向架一般采用螺纹联接方式，因此在转向架设计中必须采取相应的螺纹防松技术措施。同时针对转向架悬挂件应采取相应防脱技术措施，防止悬挂件因螺纹联接失效而脱落至轨道，危及行车安全。

1 螺纹防松技术

    螺纹联接由预紧力保证可靠自锁，是机械可拆卸联接中使用最普遍的形式。螺纹联接在静载荷时一般是可靠的，但在动载荷( 变载、冲击、振动) 时可能会引起螺纹联接的松动，造成螺纹联接预紧力的减小，甚至丧失预紧力，使螺纹联接的质量降低，甚至造成联接松脱，导致转向架故障甚至行车事故。因此，如何实现螺纹联接的防松，一直受到转向架设计人员的重视。

1． 1 螺纹联接松动原因

    对螺纹联接而言，引起螺纹联接件松动的原因很多，但归纳起来主要有以下几个方面的原因。

1． 1． 1 联接面变形产生松动

    螺纹联接时施加一定的预紧力使螺栓产生拉伸变形，螺栓头及螺母支撑面接触压强很大，在联接件的接触面上会产生塑性环形压陷，同时螺纹副由于表面粗糙度及形位误差等影响也会产生局部塑性变形。在使用的过程中，随着塑性变形的继续发生，在紧固长度内螺栓拉伸力减小，即使螺母不发生回转，预

紧力也会下降。

1． 1． 2 复杂载荷作用下产生松动

    轨道车辆转向架长期在线路运行中会受到不同程度的变载、冲击、振动以及环境温度变化的影响，当有初始预紧力的螺纹联接受到这些复杂载荷及温度变化作用时，会破坏螺纹联接的自锁条件致使螺母松动回转，逐渐使预紧力减小，甚至消失，导致螺纹联接失效［1］。

1． 2 螺纹联接防松方法

    防止螺纹联接松动、失效就是防止螺栓和螺母之间的相对转动，从工作原理可以分为摩擦防松、机械防松、破坏运动副关系防松。

1． 2． 1 摩擦防松

    摩擦防松通过使拧紧的螺纹副之间存在一定的轴向压力而保持一定的摩擦阻力矩达到防止联接松脱的目的。常用的摩擦防松方法有控制预紧力、双螺母、全金属锁紧螺母、非金属嵌件锁紧螺母、变牙型防松螺母等。

1． 2． 2 机械防松

    该类防松方式是利用各种金属止动元件阻止螺母螺栓之间的相对运动。常用的机械防松方法有开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝、Nord － lock 防松垫圈等。此种防松方式适用于较大振动、冲击、高速的场合，特别是零部件内部不易检查的场合，防松可靠，但多数拆卸后不可重复使用。

1． 2． 3 破坏运动副关系防松

    该类防松方式通过破坏螺纹副来达到防松的目的。常用的破坏运动副关系防松方法有螺栓和螺母点焊、涂抹紧固胶等。这种方式防松可靠，但大多不可重复使用。转向架常用的螺纹联接防松方法及其优缺点分析见表1［2］。

2 轨道车辆转向架防松防脱技术措施

2． 1 转向架防松技术措施

2． 1． 1 转向架防松技术措施设计原则

    在采用相应的防松技术措施时应充分借鉴现有的先进防松技术措施，并且考虑转向架特有的运用条件，在保证转向架防松可靠性的前提下应满足后期运用维护及检修的便利性，因此转向架防松设计应遵循以下设计原则。

1) 对于转向架簧下件，由于其振动大，应采取更为可靠的防松防脱措施。

2) 对于经常拆卸的零部件宜采用螺纹联接防松技术措施，可使用防松螺母，增涂螺纹锁固胶等。

3) 对于不经常拆卸件可考虑采用永久性防松技术措施，如铆接方式。

2． 1． 2 转向架防松技术措施设计方法

    转向架部件防松设计措施应考虑采取以下方法。

1) 不同部位螺栓防松等级的识别。根据转向架的结构识别出需重点防松部位及一般防松部位，根据不同的防松要求采取合适的防松方法。

2) 螺栓防松方法的选取，根据设计需要可采取一种或多种组合防松技术措施。

3) 采用相关螺栓设计标准体系，所有螺栓均有明确紧固力矩及校核力矩。

4) 规定紧固件使用次数。包括螺栓、螺母、止动垫片等规定使用次数，防止紧固件失效，保证螺纹联接可靠性。

5) 涂打螺栓防松标记。所有螺栓联接部位均涂打规范的防松标记，可通过观察防松标记判断螺栓联接状态。

2． 2 转向架防脱技术措施

    转向架悬挂件的防脱是影响轨道车辆运用安全的关键因素，悬挂件脱落故障对铁路运用安全造成重大隐患。防脱设计多采用故障导向冗余设计，根据防脱结构的不同大体可将防脱方式分为两种。

2． 2． 1 防脱安全托座

    当转向架悬挂件联接螺栓失效后由防脱托座承担该悬挂件的全部或部分重量，防止悬挂件脱落。防脱托座与悬挂件之间的间隙应设置合理，保证悬挂件在正常运用状态下不得与防脱托座干涉，同时当悬挂件联接螺栓失效后，悬挂件能与防脱托座可靠接触。应用实例见图1。

    图1 为某动力转向架齿轮箱防脱安全托座，齿轮箱采用滚动抱轴式半悬挂，构架上安装有齿轮箱防脱安全托座，一旦齿轮箱吊杆的螺栓脱落，齿轮箱绕车轴旋转，继而齿轮箱上的防脱安全挡座与构架上防脱安全托座接触，防止齿轮箱脱落至轨道。

2． 2． 2 防脱吊链或钢丝绳

    当悬挂件联接螺栓失效后由防脱吊链或钢丝绳承担该悬挂件的全部或部分重量，防止悬挂件脱落。应合理选取防脱吊链或钢丝绳长度，不得影响轨道车辆正常运用，同时在悬挂件连接螺栓失效后，防脱吊链或钢丝绳应保证悬挂件不得脱落至轨道。

3 结语

    轨道车辆转向架防松防脱技术措施应重点考虑其具体的运用环境以及后期检修维护需要，并充分借鉴轨道车辆既有的防松防脱设计经验，采用成熟、可靠、先进的防松防脱技术，最终采取适合转向架运用情况的防松防脱设计方案，确保轨道车辆安全可靠运行。

参考文献:

［1］ 姚敏茹． 螺纹联接防松技术的研究应用与发展［J］． 新技术新工艺，2006( 6) : 26 － 28．

［2］ 魏海霞． 螺栓防松技术在动车组转向架上的应用［J］． 中国高新技术企业，2014( 7) : 111 － 113．

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