防松技术范文

防松技术范文（精选7篇）

防松技术 第1篇

关键词：螺纹,防松,预紧力,紧固件

1 螺纹紧固件松动原因分析

螺纹预紧力是指在螺纹承受负荷前受到的拧紧力。当螺纹丧失部分或丧失了全部预紧力时,螺纹紧固件将发生松动。紧固件发生松动主要原因可以归纳为以下几个方面。

1.1 螺纹自松

在螺纹连接受到静态负载时,由于摩擦角一直大于螺纹升角,所以紧固件不会发生松动。但是,在受到动态负载时,由于振动与冲击的作用,螺纹支撑面法向方向的压力会发生瞬间降低,以致出现小于零的状况。此时,螺母失去了摩擦力而发生延振动斜面向下的微观滑动。由于频发长期的振动冲击,最终产生螺母自松动。

1.2 初始状态松动

螺纹紧固件在拧紧后,在运行使用过程中,由于发生振动和摩擦,接触面的粗糙度和不平整性降低,从而使紧固件发生松动,这种松动被称作为初始松动。针对这种松动情况,主要的解决办法是工作一段时间后对螺纹进行加固拧紧,以补偿因初始松动丢失的预紧力。

1.3 支撑面发生压陷造成松动

螺纹紧固件在使用过程中,由于螺母或螺栓的支撑面接触压力过大,致使支撑面和连接件表面发生压陷。过分的压陷将导致原本拧紧的螺纹因丧失预紧力或者预计力减小而发生松动,此种松动被称作为压陷松动。由于压陷变形无法从根本上避免,降低压陷松动的主要措施是增大螺母的接触面积,或者是给支撑面增加一个大接触面的垫圈。

2 螺纹紧固件主要防松措施分析

2.1 施必牢螺母

施必牢螺母与普通螺母在结构上具有明显区别,其在螺纹上增加了楔形的斜面,这可改变螺纹的受力方向。螺纹牙口受力均匀,避免因螺纹局部受力过大造成的损坏。施必牢由于均匀受力的特殊螺纹结构,使得其具备良好的防松抗震效果。值得注意的是,如果在实际使用中,将施必牢螺母与普通垫片组合使用,会导致施必牢螺母丧失均匀受力这一优点,导致实际效果有可能差于普通螺母。此时,施必牢螺母必须配合使用高强度的垫圈。图1为施必牢螺母局部示意图。

2.2 达克罗防松垫片

达克罗防松垫片通过夹紧力而非摩擦力来阻止松动,垫圈防松系统由预装好的一对垫圈组成,垫圈内表面为大锯齿,外表面为小锯齿,如图2所示。拧紧螺栓时,垫圈的外表面咬紧螺栓和工件的接触面。由于摩擦系数的差异,滑动只发生在内侧的大锯齿面之间,直至达到误差最小的预紧力。振动时,滑动依然只发生在内侧的大锯齿面之间。因为大锯齿的坡度大于螺纹的坡度,振动中螺纹抬升一圈所需要的高度低于大锯齿间错位一格抬升所需要的高度。与此同时,大锯齿的少量抬升使得夹紧力增加,并使垫圈和螺栓复位。因此,配合垫圈防松系统,可以有效锁紧处于剧烈振动和动力负载下的连接件。

2.3 采取双螺母结构

将单螺母用相同规格的双螺母进行替换,可以提升紧固件的固定效果,达到有效防松的目的,如图3所示。首先使用80%的扭矩加固拧紧双螺母中的内螺母,然后再使用100%的安装扭矩装紧外螺母。这样可以很好地保证螺纹摩擦阻力,同时可增加两螺母的贴紧度,达到单螺母的双倍紧固力。但是,此结构存在一定的缺点,即双螺母虽增加了紧固件种类,但对于空间要求比较苛刻的场所使用将受到限制。

2.4 增加螺纹摩擦力

防松措施最常用的方法之一是增加螺纹之间或者螺母与连接处之间的摩擦力。此方法可以摆脱安装使用空间的限制,进行循环重复使用,兼顾了防松效果和经济实用性。另外,利用焊接和涂粘合剂等也可以破坏螺纹的运动副关系,达到放松动效果,如图4所示。但这类方法同时破坏了螺纹紧固件的结构,以致螺纹不能重复再利用,只能适用于一次性使用的螺纹紧固件的防松处理。

2.5 加装弹性垫圈

可用于螺纹紧固件加固防松处理的弹性垫圈主要包括鞍形型、齿形型、弹簧型和波形等弹性垫圈。弹性垫圈的主要原理是利用弹性垫圈产生的外弹力和摩擦力,以增加连接处的加固紧锁力度,降低紧固件松动的发生概率,如图5所示。弹性圈具有安装简单、价格便宜和连接牢固等优点,是紧固件防松的常用处理方法。值得注意的是,弹性垫圈一般材质比较轻脆,当紧固件受到剧烈冲击和振动时,容易导致螺纹连接松动,存在一定的松动隐患。

3 防松性能试验方法

3.1 地脚螺栓试验法

地脚螺栓试验法将测试的零件安装在测试机,连接结构与地脚螺栓相似,在测试零件上标出位置标记。然后,通过试验机的偏心振动机构对测试品的螺纹连接处进行机械振动。对测试品标记位置的变化情况进行定时记录,将连接处位置相对变化作为防松性能的评价标准。该测试方法是第一代防松性能测试方法,未能实现标准化,无通用测试设备,且测试时间过长,试验结果并不理想,已逐渐被淘汰。

3.2 套筒横向冲击法

套筒横向冲击法是把被测试零件安装拧紧在试验套筒内部,并且在套筒和零件上均进行位置标记,把套筒装置在摇架的导槽内部,使套筒随摇架一起往复横向移动。系统运行后,摇架会发生往复摆动,套筒会在导槽内往复循环撞击导槽的两端并受到很大的冲撞力,而测试零件受到冲击会发生松动。在整个试验过程中,通过定时停机来记录测试件发生的位移情况,并以此来评判测试件防松性能。

3.3 横向振动法

横向振动法主要利用振动测试机将测试零件拧紧固定在测试机上,使其具有一定的夹紧力。测试机将夹紧测试零件的两块金属板发生交变的横向位移,并且连续往复运动,使得夹紧力随着时间逐渐降低甚至消失。通过连续采集存储夹紧力连续变化值,以此判断紧固件的防松性能。当夹紧力降低速度越慢,说明防松性能越佳;反之,夹紧力降低速度越快,防松性能越差。

参考文献

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[3]吴涛.基于非线性有限元法的变牙型螺纹防松性能研究[D].武汉:武汉理工大学,2013.

防松技术 第2篇

螺栓联接是农业机械中最基本的一种结构连接形式,具有标准化程度高、制造方便、构造简单、便于拆装、成本低等优点,在现代工业中有着广泛的应用。从原理上说,螺纹联接一般都采用单线普通螺纹,螺栓联接基本上都能自锁,在静载荷条件下不会自行松脱。但是在冲击、振动、交变载荷作用下,或者在工作温度变化很大的情况下,螺栓联接很可能松动。而螺栓松脱往往会造成严重后果,因此螺栓联接设计时,必须采取防松措施。

随着科学技术的发展,农业机械设备越来越复杂,对其可靠性的要求也越来越高。而冗余设计是提高农机可靠性的最常用的有效措施之一。螺栓防松的冗余设计就是在费用、重量、体积等条件允许时,合理采用多种防松措施,使螺栓紧固的可靠性达到最大。

1农业机械螺栓松动机理

1.1螺纹副旋合螺纹发生蠕变

根据国外联结副松弛蠕变试验,螺母紧固后24小时螺栓预紧力减少近10%,其后损失速度变缓,螺母容易发生松动[1]。

1.2支承面压陷引起的松动

在日常使用中,连接件表面与紧固件(螺栓头、螺母、垫片)在接触应力作用下极易产生环状塑性压陷。随着时间的推移,持续作用会将支承面压陷,使螺栓伸长量减小(预紧力降低),最终造成紧固件的松动回转。

1.3径向力是螺栓联接松动的主要原因

国内外一些专家及学者对螺栓联接分别进行径向和轴向激振力的大量试验,结果表明,径向激振力对螺栓松动的影响远高于轴向激振力(径向力对螺栓影响松动较大)。当预紧螺栓时,预紧力的作用产生螺母径向扩张力,导致螺母处于径向扩张状态;当外界传入径向力并达到一定程度时,自行平衡的螺母径向扩张力将失衡,促使螺母径向窜动,进而使螺纹旋合处沿螺旋线切线方向的静摩擦系数减小甚至变为零;当量摩擦角减小或为零时,松动扭矩接近于零或为负值,螺母将松动回转。

2农业机械中螺栓防松机理

农业机械中螺栓防松就是消除(或限制)螺纹副之间的相对运动或增大相对运动的难度。常用的防松方法有六种:自由旋转型、有效力矩型、机械锁固型、永久防松型、粘接型[2]、结构型。

2.1自由旋转型

自由旋转型锁紧是因螺母与被连接件在拧紧时产生预紧力后才有锁紧能力的。这种螺母可用于旋合行程较长的螺栓,因为螺母与被连接件在接触前可以很省力地自由拧入拧出,即所谓自由旋转。

2.1.1弹簧垫圈

弹簧垫圈材料一般为65Mn弹簧钢或70#碳钢,装配后压平垫圈,弹簧的反弹力能使螺纹间保持压紧力并增加螺母和螺栓之间摩擦力,从而达到防松的目的;同时,垫圈斜口的尖端抵住螺母与被连接件的支承面也有防松作用。弹簧垫圈虽实用简易、价格低廉,但缺陷也很明显。因其支承面小,系统受力偏斜,破坏螺栓作用力的中心,导致螺纹联接的疲劳性能下降,加之在振动冲击载荷作用下夹紧力的作用,可能会出现因内径涨大而失效的情况。因此,弹簧垫圈不用于重要的使用场合。

2.1.2对顶螺母

两螺母对顶拧紧后,上下两螺母与螺栓螺纹接触面相反,两螺母间产生一个附加的对顶力,使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。对顶螺母防松结构简单,适用于平稳、低速和重载的固定装置的联接。由于多用一个螺母,而且工作并不十分可靠,目前较少采用。

2.1.3扣紧螺母

先用普通的六角头螺母将被连接件紧固,然后将GB/T805扣紧螺母与其普通螺母支撑面接触,再用扳手拧紧(约60°~ 90°)。该结构有可靠的防振、防松性能,但在频繁装卸的场合不宜使用。

2.1.4凸边螺母、凸边螺栓、蝶形垫圈

螺母退松力矩的减少被子螺母、螺栓、垫圈支撑面上的倒齿产生的力矩抵抗,在一定程度上起到防松作用,常用于小规格的螺栓副上。

2.1.5二次拧紧

螺栓连续工作一段时间后需要重新紧固,这样可以减小初始松动及消除蠕变导致的松动,有一定的防松性。

2.1.6悬置螺母

悬置螺母是一种提高螺纹强度的措施,螺母锥形悬置段与螺栓杆均为拉伸变形,有助于减少螺母与栓杆的螺距变化差,从而均匀分布载荷。使用悬置螺母可使螺纹副强度提高40%,疲劳强度也得到提高,有很好的防松作用。但是由于悬置螺母加工成本较高,使用不方便,所以很少使用。

2.2有效力矩型

依靠螺栓或螺母结构上的“有效力矩部分”的摩擦阻抗和联结副预紧力方面产生的摩擦阻抗防止松动。

2.2.1自锁螺母

尼龙自锁螺母是一种新型农业机械高抗振防松紧固零件,它的抗振防松性能大大高于其他各种防松装置,而且振动寿命要高于其他防松装置几倍甚至几十倍;然而该类螺母由于尼龙熔点的限制,一般只能应用于温度在-50~100℃之间的各种农业机械中。理论与实践证明,螺杆上的防腐涂层容易被自锁螺母上的尼龙破坏,所以,要根据不同的运行环境来选择自锁螺母。

2.2.2纵向开槽的螺母

将螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后,收口胀开,利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。这种防松结构简单,防松可靠,可多次拆装而不降低防松性能。

2.3机械锁固型

利用机械固定件使螺纹件与被连接件之间或螺纹件与螺纹件之间固定和销紧,以制止松动(如六角开槽螺母和开口销、止动垫圈、串联钢丝)。

2.3.1槽形螺母和开口销防松

槽形螺母拧紧后,开口销穿过螺母的槽和螺栓末端的销孔,将螺母和螺栓直接锁紧。可在不拧紧(即不施加预紧力)的松连接状态下,用于重要的活动部位。如农业机械操纵杆活动关节的连接,也可用在长时间严酷振动条件下要求防松可靠性高的特别重要部位。在这种情况下,必须以适当的预紧力来拧紧螺母和螺栓,否则,在未拧紧的松连接中,开口销或螺母会产生疲劳破坏,造成紧固件的松脱失效。此类事故在承受严酷工作条件的许多连接中常有发生。

2.3.2圆螺母和止动垫片

使垫圈内舌嵌入螺栓(轴)的槽内,用螺母上紧后,将止退垫片的一个牙镶入螺母的缺口上,这样可以有效防止螺母松动。

2.3.3止动垫片

用单个或双连钢垫圈把螺母与被连接件固定在一起或两个螺母相互固定,实现防松。防松可靠,可用于高温部位(如农业机械发动机产品的重要部位)的防松连接。

2.3.4串联钢丝防松

用钢丝穿入螺钉头或螺母的小孔内,使几个螺钉或螺母联结在一起而锁紧,使其相互制动。因其防松可靠,故仍用于重要的场合,特别是农业机械中成组螺栓或螺钉的连接防松。

2.4永久防松

在拧紧后采用焊接、冲点、翻边、挤压、粘接等方法永久防松,会使螺纹破坏,失去运动副特性,螺母无法向回运动,且拆卸十分困难,拆除只能靠破坏螺杆、螺栓,无法重复使用。

2.5化学防松——粘合

选用“乐泰”厌氧胶粘结剂涂抹在螺纹旋合表面,可使螺纹装配保持锁固,防松效果良好,且在整个使用期间还具有防漏功能。

2.6结构防松

2.6.1唐氏螺纹防松

图1为唐氏螺纹紧固件防松方法和原理示意图。如图1所示,在联接时,使用左旋和右旋两个不同旋向的螺母,先将工作台上的紧固螺母预紧,然后再将锁紧螺母预紧。在振动、冲击的情况下,紧固螺母会发生松动的趋势,但是,由于紧固螺母的松退方向是锁紧螺母的拧紧方向,锁紧螺母的拧紧恰恰阻止了紧固螺母的松退,使得紧固螺母无法松动。

2.6.2 SPIRALOCK螺母(螺纹)防松

造成螺纹紧固件松脱的关键在于螺纹的结构形状。在阴螺纹的牙底处有一个30°的楔形斜面,当螺栓螺母相互拧紧时,螺栓的牙尖就紧紧地顶在SPIRALOCK螺纹的楔形斜面上(详见图2),从而产生了很大的锁紧力。由于牙形的角度改变,使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴成60°角,而不是像普通螺纹那样的30°角。显然SPIRALOCK螺纹法向压力远远大于扣紧压力,因此,所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。

2.6.3 TOP-LOCK防松垫圈

TOP-LOCK防松垫圈由两片完全相同的垫片组成,每片的外侧都带有放射状的凸纹面,内侧为斜齿面,详见图3。TOP-LOCK防松垫圈的楔入式结构改变了传统依靠摩擦力的防松方式,利用张力来防止连接件在强振动时引起的松动。TOP-LOCK防松垫圈独特的垫圈凸轮齿牙倾斜角度α大于螺栓螺纹倾斜角度β,装配时,内侧斜齿面是相对的,垫圈的外滚花齿面的摩擦系数要比凸轮齿面的摩擦系数大,且与两端接触面成咬合状态。当连接件受到振动,并使螺栓发生松动趋势时,仅仅允许两片垫圈内侧斜齿间相对错动,产生抬升张力,独特的齿牙系统利用张力在紧固的连接处产生一个很高的抵抗力来经受振动力,从而达到防松效果。

3农业机械螺栓防松冗余设计

从根本上说,农业机械螺栓联接应不少于两道防松设置,当某种防松设置失效后,至少还有一道防松措施,才能使螺栓联接可靠性最大限度地稳定,使农业机械正常运行。

下面列出几种螺栓防松冗余设计方案:

(1)先采用SPIRALOCK螺纹,然后在螺栓上涂抹“乐泰”厌氧胶,可以有效防松。马达与减速机等驱动装置通常采用这种防松方法。

(2)在采用SPIRALOCK螺纹的基础上,增加防松锁片,并且装配过程中在螺栓表面涂抹“乐泰”厌氧胶,最后再穿铁丝进行防松,共计采用四种防松措施。在履带吊回转支承与本体的联接上就是采用这种防松方法。

(3)用两个圆螺母,加上一个圆螺母止动垫圈,另外再涂抹“乐泰”厌氧胶。在一些大型减速机的输出轴上就经常采用这种防松措施。

( 4 ) 采用双螺 母 , 第一道锁 紧螺母为SPIRALOCK防松螺母,第二道螺母为自锁螺母,涂抹“乐泰”厌氧胶,并且采用弹性垫圈。高速列车上经常采用这种防松措施。

(5)一头采用弹性垫圈,另一头采用TOPLOCK垫圈,并且涂抹“乐泰”厌氧胶。风电领域经常采用这种防松措施。

4结论

选用合理螺纹结构提高联接防松能力 第3篇

螺纹联接防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。按工作原理的不同,防松方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法,例如铆冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等。但常见的几种摩擦防松方法,如对顶螺母防松、弹簧垫圈防松、自锁螺母防松等,前两种虽结构简单,但防松效果较差,不易用于变载荷、振动冲击、高温或温度变化较大的场合;自锁螺母防松虽防松效果较好,但多次拆卸后会损伤螺杆螺纹,从而降低防松效果[1]。对于重要的联接,特别是在机器内部不易检查的联接,应采用比较可靠的机械防松,但机械防松装置不利于自动化装配作业,特殊防松方法虽防松可靠,但不可拆卸或不易反复装配。

针对以上防松装置的不足,现提出几种防松可靠,并拆卸方便,有利于自动化装配作业的防松结构。

1防松可靠的螺纹联接

a) 碟形凸缘螺栓

如图1所示,螺栓头部的下方有碟形凸缘,在热处理后具有弹性[2]。选取较大的摩擦直径,可取得较大的锁紧力矩。而且随所加预紧力不同,锁紧力矩也不同,故可根据需要调整。而凸缘平坦的环形接触面,亦不致损伤工件表面。

b) 锁紧型钢丝螺套

锁紧型螺套是具有一圈或几圈多边形螺扣的钢丝螺套[2],多边形螺扣即为锁紧圈,它对螺杆螺纹侧面可产生很大的压紧力,在联接承受振动和冲击时,制动力稳定不变,达到锁紧目的。锁紧型钢丝螺套可较好地解决双头螺栓和螺钉联接的防松问题。

图2是一种可用于振动、冲击和变载荷很大的螺纹联接的机械防松结构的装配示意图。图2中件1为螺栓,其与一般螺栓的区别是在螺栓的端部加工出一段左旋螺纹。其防松的工作原理为:当右旋螺母3松动时,其逆时针转动,并沿轴向向右移动,同时带动六方套5一起逆时针转动。另一方面,当六方套带动左旋螺母4逆时针转动的同时,左旋螺母沿轴向向左移动,而与左旋螺母相配合的左旋外螺纹受尾部分(不完全螺纹)阻止左旋螺母向左移动,即阻止六方套逆时针转动,从而达到防止右旋螺母松动的目的。六方套上钻有两孔,插入U形卡6以防止六方套脱落。该结构的安装方法为:先拧紧右旋螺母(达到紧固力矩的要求),再旋紧左旋螺母,并使2个螺母的六方对齐,套上六方套,插入U形卡即可。该结构简单,拆装方便,对被联接件的厚度尺寸要求不高,可用于需经常拆卸的螺纹联接,防松效果很好。

c) 铁基形状记忆合金智能防松螺母

这种螺母的特点在于它不改变螺母原结构,只改变材料,利用材料本身的形状记忆特性使螺纹连接牢固而不松动。由于铁基SMA的形状记忆效应(简称SME)和恢复效应,螺母在恢复加热处理之后,会产生很大恢复力,此恢复力可以转化为摩擦自锁力矩,并且在振动、冲击过程中始终存在,所以能有效地防止摩擦力矩降到临界值以下[3]。铁基SMA除了具有良好的SME以外,还具有拟弹效应。这一效应可使由该合金制成的新型螺母组成的螺纹联接具有很好的变形协调性,从而有效地改善各螺纹牙之间载荷分布的不均匀性,避免螺栓受力仅由少量螺纹牙来承担的状况,达到防断的目的;另一方面,可使由该合金制成的螺母具有良好的阻尼减振性,在冲击、振动和动载荷作用下可以吸收部分的能量,不仅起到防松的作用,而且还提高了螺纹联接的疲劳寿命。由于恢复力的存在,而且振动和冲击在合金的拟弹性作用下又有所降低,所以这种螺母相对螺栓的转动比普通螺母要困难些,因而能有效地防止松动。

d) 凹凸双螺母防松

凹凸双螺母构形见图3,凸螺母上带有锥套,锥套沿轴向开有1～2条缝隙,缝隙宽度大于螺纹副最大理论间隙,锥套根部具有一道较深的退刀槽,当锥套的锥表面受到法向力作用时,锥套便可作径向运动形如“抱箍”状。凹螺母上具有与锥套等长度等锥度的孔圈,孔圈小端略小于锥套小端直径[4]。

安装时,凸螺母预先与设备拧紧(锥套朝外),然后旋入凹螺母见图4,孔圈与锥套沿锥面接触产生垂直于锥面的正应力F,其轴向分力F1及其反作用力作用于凹凸螺母螺纹副之间,螺纹受力情况与双螺母对顶防松相似;其径向分力F2作用于锥表面,使凸螺母螺纹在锥套区域内的螺牙与螺杆螺牙双侧面相互压紧,随着凹螺母的继续旋入,F1将急剧加大,螺纹副在锥套区域内可以将间隙完全消除,产生极大的摩擦力矩,由于该摩擦力矩的大小仅与凹螺母的拧入程度有关,而与任何外界因素无关,因此防松性能很好。

e) 用弹性预紧力预防螺母松动的简易方法[5]

1) 拧紧螺母后,再在螺杆上紧套一段乳胶管,或者紧套一些用车内胎剪制的橡胶圈。如图5所示。

2) 预先在螺母上钻几个小孔并攻成螺孔(常取M2或M2.5 )。待拧紧螺母后,再向小螺孔内塞进一块橡胶或海绵并拧紧开槽紧定螺钉。由于橡胶受压变形产生的弹性预紧力的作用,可以同时确保这两处螺纹联接在颠波振动中不出现松动现象。如图6所示。

f) “施必牢”防松螺母

施必牢螺母是一种变牙型防松螺母,在螺母的牙底部分有一个30°楔形斜面,当螺栓螺母啮合时,螺栓牙尖随着螺纹旋转线,全部顶在螺母的30°斜面上,形成一条螺旋形的自锁线,称为“spiralock”,简称“SPL” [6],如图7所示。由于在旋合段螺栓杆受拉伸长,其上螺纹螺距增大,而螺母体受压缩短,其上螺纹螺距减小,这样螺母内螺纹的牙底紧紧箍住螺栓外螺纹的牙顶,在旋合段形成几个紧紧箍住螺栓的刚性横向压紧,消除了螺纹牙的径向间隙,从而达到较高的防松性能。该防松螺母的特点是:1)在螺母旋人和旋出过程中,螺母与螺栓的螺纹牙间仍留有一定的间隙,因此不会产生任何附加扭矩,而增加劳动强度;2)只有在螺母拧紧后,当螺栓杆受拉力时,螺栓伸长与螺母缩短而螺距变化,这时螺母才对螺栓杆产生紧箍作用,从而也产生了阻止松动的附加扭矩;3) 虽因螺母的紧箍作用,只要螺母与螺栓的强度等级匹配好,螺栓的螺纹牙顶只产生微量变形,故可多次重复使用,适用于需定期拆装的螺纹连接;4)其外形与标准螺母完全一样,结构简单,工艺性好,成本低。

施必牢螺母具有抗横向振动的异常能力,横向振动是导致螺纹松脱的主要原因。它可以重复使用,并且不受温度变化的限制,装配时自由旋进,综合性能良好,广泛应用于飞机、汽车、石油、港口机械、火车、军工、医疗器械等中高端领域。

2结语

螺纹联接的防松是产品设计中经常要考虑的问题,要针对特定的使用场合选用合理的联接结构,采取合理的措施,以有效地提高螺纹联接的防松性能,有效地提高机械设备的可靠性。这就要求在设备设计中尽量减少对联接件的冲击和振动;在制造中降低螺栓和与被联接件接触表面的表面粗糙度和形状误差;在装配过程中,减少螺纹联接的拆卸次数,防止联接表面的损伤;在使用中,加强对螺纹联接的正确维护和保养。

参考文献

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[5]陈立德主编.机械设计基础[M].2版.北京:高等教育出版社,2008.

双螺母防松联接螺母合理使用分析 第4篇

关键词：双螺母防松,异旋,压紧力,刚度

螺栓连接防松是机械工程领域非常重要的一环。目前可用于实践的防松方法众多, 其工作原理也有所不同, 但最终目的均是解决螺旋副受振动、突变载荷、温度变化等应向而出现的相对转动问题。虽然相较于机械防松而言, 双螺母防松的可靠性与稳定性较差, 但结构简单、拆装方便是其最主要的优势, 在低速重载或载荷稳定场所中的应用价值显著。同时, 在近年来有关双螺母防松的实际使用中发现, 在双螺母防松联接螺母中, 通常是采取同旋装配方式。这种做法的观点是副螺母受载荷作用力较大, 对其厚度要求更高。但实际情况却并非如此。文章即详细探讨双螺母防松联接螺母合理使用方面的问题, 望引起重视。

1 双螺母防松基本原理分析

在机械防松领域中, 摩擦防松整体性能的最主要影响因素为:螺旋副是否能够在被联接件受轴向荷载以及残余预紧力的影响下保持充分的摩擦力, 该因素同时也关系到螺旋副相对转动方面的问题。

结合已有经验认为, 在螺纹联接件中, 螺旋副当量摩擦角应当大于螺纹升角, 该因素决定了联接螺纹具有自锁性的特点。双螺母防松作为摩擦防松中的一种主要形式, 受到预紧力的影响, 对联接螺母所造成的影响主要表现为两个方面:第一, 螺旋副摩擦力明显增大;第二, 主螺母预紧力影响下, 被联接件与螺母间的摩擦力可维持在稳定状态下。

2 双螺母防松载荷阶段分析

从工程实践方面看, 典型的双螺母防松方式是通过应用同旋螺母的方式实现的。除此以外, 也可采用左旋、右旋螺母相配合的进行装配, 其目的是通过自身异旋特性提供持续的预紧力来增强防松效果。以左旋螺母与右旋螺母的联合装配为例, 装配过程双螺母防松的荷载关系可做如下分析:

当副螺母拧入螺栓后, 螺母下表面正好与被联接表面贴合, 但此时尚未有预紧力作用, 故而该状态下螺栓与螺母所构成的螺旋副压紧力为0, 螺栓与被联接件间所对应的变形量同样为0, 可将该状态定义为初始状态。

当副螺母相对应被联接件施加一定预紧力后, 螺栓所对应的拉伸变形量呈现出对应的增长趋势, 螺母螺纹牙上表面与螺栓螺纹下表面之间呈压紧状态。在该状态下, 假定螺栓与副螺母所构成的螺纹副中, 螺栓相对应副螺母的作用力为F, 则螺纹牙间压紧力与之一致, 同样取值F, 可将该状态定义为第一过渡状态。

当主螺母拧紧且副螺母螺纹牙上表面与螺栓螺纹牙下表面相互脱离时 (此时副螺母螺纹牙尚未与螺栓螺纹牙上表面接触) , 受到主螺母的影响, 副螺母实质上为相对于主螺母的被联接件, 与之相对应的被联接件变形段发生变化, 导致被联接件压缩变形量明显增加, 螺栓拉伸变形量也有所增加。在此过程中, 由于副螺母处于“悬浮”状态下, 故而在第一过渡状态下所承受的作用力被替换为主螺母向副螺母所施加作用力, 并且两者相等, 即主螺母受灾情况与初始状态中的螺母受载情况一致, 可将该状态定义为第二过渡状态, 也称临界状态。

当达到初始预紧力标准后, 主螺母完全拧紧。此状态下, 螺栓螺纹牙上表面与副螺母螺纹牙下表面完全压紧, 螺栓螺纹牙下表面与主螺母螺纹牙上表面同样完全压紧, 进而意味着两个螺母完全处于对顶状态, 可将该状态定义为结束状态。

3 双螺母防松载荷关系分析

结合双螺母防松在结束状态下的预紧力关系, 首先可假设螺栓与副螺母构成螺纹副刚度为C1, 被联接件刚度为C2, 同理可知, 在预紧力F1的作用下, 副螺母所产生的变形量为λ1 (该取值与螺纹副刚度有直接关系) , 被联接件所产生的变形量为λ2。依据上述假设条件, 有如下关系: (1) F1/C1=λ1; (2) F2/C2=λ2;

同时根据变形协调条件, 可得:λ1=λ0;

在此基础之上, 假定由螺栓与主螺母所构成的螺纹副刚度为Ca, 副螺母与主螺母间变形段长度为S, 受到结束状态下主螺母施加于副螺母作用力增加值F1的影响, 定义副螺母相对螺栓变形量为λb, 主螺母相对螺栓变形量为λb, 则有关系如下: (3) F1/C2=λ2; (4) F2/Cb=λb;

根据上述关系:在双螺母防松连接下, 当主螺母受到预紧力作用影响完全拧紧后, 副螺母实质上增加了被联接件的刚度水平。受预紧力的影响, 当处于结束状态下时, 螺栓总长相较于之前状态下的长度有所增加, 即螺栓刚度明显下降。

同时, 若被联接件的刚度水平较大, 但螺栓自身刚度小 (例如细长螺栓或中空螺栓) , 此时螺栓相对刚度取值接近于0。受到工作载荷因素的影响, 螺栓所承受的总拉力无明显变化;但反之, 若螺栓相对刚度水平大, 受到工作荷载因素的影响, 螺栓所对应总拉力水平会有明显增高的趋势。即有如下关系 (5) F0= (Fa+Fb) +CaFg/Cb。

该式中, F0为螺栓在受栽状态下所承受的总拉力水平;Fa为;Fb为预应力施加完毕后主螺母加于副螺母力的增加值;Ca为螺栓刚度水平;Cb为第一过渡状态下螺纹牙间压紧力;Fg为螺栓所施加轴向工作载荷水平。

从式 (5) 来看, 在双螺母防松连接螺母的条件下, 螺旋副压紧力是否能够得到有效保持, 是决定防松效果是否可靠的关键所在。这里需更注重考量的因素, 应力幅是次要因素。由此可见, 左右旋所提供的预紧力是明显高于同旋所提供预紧力的。

4 双螺母防松联接螺母合理使用建议

从左右旋螺母防松连接装配的角度上看, 针对左旋螺母以及右旋螺母使用期间的装配位置, 装配过程中对应的由副螺母与螺栓组成的螺旋副和被联接件组成的合成刚度与装配位置有直接关系。相较于同旋螺母而言, 左右旋螺母防松有如下特点:

在左右旋螺母的作用下, 将被联接件支承面螺母定位为紧固螺母, 将非支撑面上螺母定义为紧锁螺母。在使用双螺母防松时, 首先将紧固螺母拧紧, 然后再拧紧锁紧螺母。若受到振动、冲击等因素的影响, 导致锁紧螺母以及紧固螺母可能产生不同程度上的松动, 但由于紧固螺母的松退方向与锁紧螺母拧紧方向是一致的, 也就意味着锁紧螺母的拧紧能够阻止紧固螺母的松退。

据此, 在左右旋螺母防松的安装过程当中, 需要特别注意的一点是:紧固螺母与锁紧螺母预紧力有所不同。两者之间的关系为:锁紧螺母预紧力>紧固螺母预应力。结合已有经验, 一般将紧固螺母预紧力控制为80%锁紧螺母预紧力, 按照该标准, 不会对防松效果产生影响。

5 结束语

脉冲反吹阀阀瓣的防松分析及改进 第5篇

一、反吹阀阀瓣工作特性分析

1. 阀门工艺工况特点

一般来说, Shell粉煤气化装置中反吹清洁系统由24 台脉冲反吹阀组成, 24 台阀门每间隔20 ~ 30s交替启闭, 每台阀门启闭时间<0.3s, 开关频繁且振动大。阀门入口压力0 ~ 8.1MPa, 介质温度约为225℃, 确保与飞灰过滤器中温度相差较小, 利用频繁快速的开启, 形成高压差脉冲气流, 从而对滤芯进行反吹清洁。

在高频高温高压条件下, 脉冲反吹阀阀瓣密封性能的好坏, 直接影响到对滤芯的反吹效果, 进而影响到整个工艺系统。

2. 阀瓣松脱问题分析

脉冲反吹阀阀瓣、阀座密封结构如图1 所示。阀瓣与阀杆通过螺母加弹簧垫圈进行紧固防松, 阀瓣与阀杆间还设置有不锈钢缠绕密封圈, 但两者之间没有刚性限位。在脉冲反吹阀正常工作时, 驱动装置将带动阀杆阀瓣上下运动, 拍打阀座, 从而实现阀门的开启关闭。由于阀瓣与阀杆间未设计刚性限位, 在阀门长期服役状态下, 不锈钢缠绕圈将逐渐变形, 进而出现阀瓣松脱现象。

而且螺母加弹簧垫圈的防松方法性能仅优于单螺母紧固。当其应用在高温高频振动状态下, 阀瓣极易伴随紧固螺母的松退方向旋转, 其预紧力衰减明显, 无法获得较高的可靠性。

根据对多家Shell煤化工企业的现场调研, 其对阀瓣的防松处理均采用直接将防松螺母与阀杆螺纹焊死的方法, 在图1 所示焊点处多点焊死。在气化装置停车检修或例行维护时则需要更换整套阀杆。这种方法简单可靠, 但成本高, 且资源浪费严重, 不利于煤化工企业的低成本运营与维护。

二、防松方法特点浅析

目前螺纹防松方法, 按其防松原理大致可以主要分为以下几类:摩擦防松、机械防松、破坏螺纹副防松等, 这其中还包括近几年发展的几种新型螺纹防松方法。

1. 摩擦防松方法

摩擦防松是利用增加螺纹副或接触面的摩擦力来达到螺纹防松效果。摩擦防松方法常用弹簧垫圈、弹性垫圈、齿形锁紧垫圈、对顶双螺母、扣紧螺母、带尼龙嵌件的螺母、带法兰面的锁紧螺母等。另外, 在螺纹副中加入螺纹胶等理论上也应属于增加摩擦力的方法, 但当所使用的螺纹胶不可拆卸时, 则应归类为破坏螺纹副的方法。

其中, 凹凸型螺母防松如图2 所示, 是应用偏心圆锥配合增加摩擦力的对顶双螺母, 防松效果较普通对顶螺母好, 但提高了加工的复杂性, 且螺母均为非标, 不有利于规模生产。施必牢 (SPL) 防松螺母如图3 所示, 则是利用异形螺纹结构, 增加全螺纹副的摩擦力, 进而来达到防松效果, 防松效果明显, 但螺纹加工难度大, 工艺较为复杂。

2. 机械防松方法

机械防松方法主要有螺栓螺母带孔加开口销、加止动垫圈、串联钢丝等, 防松可靠性高, 但需要以破坏零件结构为代价, 且装配拆卸难度大, 对预紧力控制要求不严格。

圆螺母加止动垫圈防松方法, 在螺杆上加工一槽, 先装上含有内齿的止动垫圈, 再装上圆螺母紧固, 然后将止动垫圈的外齿折进圆螺母上的缺口内, 从而达到防松效果。

本文所涉及的阀瓣防松, 某化工厂在技改过程中采用了上述方法, 防松效果明显, 但是阀杆刚度被削弱, 进而导致阀门密封效果差, 最终又取消了该方案。

3. 破坏螺纹副防松方法

破坏螺纹副防松就是直接破坏螺纹副, 常用方法则有将螺纹副铆死、焊死、打冲破坏。或者在螺纹副上涂抹特殊螺纹胶, 安装后螺纹无法正常拆卸, 必须破坏螺纹副方可拆解。

破坏螺纹副防松非常可靠, 但拆卸困难, 且拆卸后无法重复利用。现场使用的方法就是对阀瓣防松螺母直接与阀杆螺纹焊死, 所以在阀门维修时, 整套波纹管阀杆组件都无法重复使用, 维修成本高昂。

4. 其他防松方法探讨

除了上述传统几类防松方法, 还有其他一些防松效果良好的方法。

利用铁基形状记忆合金来研制一种新型螺母, 理论及试验均表明其防松效果可靠, 可以重复使用, 但是该方法成本较高, 且距离大规模生产普及还有一定的时间。而复合螺纹是将左右旋两螺纹复合在同一螺杆上, 利用左右旋螺母相互制约来达到防松效果。

唐氏螺纹, 如图4 所示这种类型的防松方法已有非常详尽的描述, 提供了多种实施方案, 并提出权利要求。左右旋复合螺纹这种防松方法可靠性高, 且安装拆卸方便。

防松垫圈SOLID-LOCK, 如图5 所示。 其主要原理是在螺母加垫圈紧固后, 被紧固零件与垫圈间发生塑性变形, 且垫圈与螺母间也发生塑性变形, 均有较大摩擦力, 然后利用垫圈升角大于螺纹升角, 从而达到防松效果。该方法防松可靠, 在国外有较多应用。

上述两种防松都是利用了螺纹的升角不同从而达到结构性防松效果。图4 所示右旋螺纹升角为 α, 而左旋螺纹升角为 β, 两者方向相反, 大小可同可不同;图5 所示垫圈升角为 α, 而螺纹升角为 γ, 两者大小不同 α>γ。故两者均可达到很有效的防松效果。

三、解决方案

根据脉冲反吹阀的工艺工况条件, 以及现场使用现状, 通过对阀杆、阀瓣的结构分析, 应着重从三个角度去解决阀瓣的防松问题:阀瓣的限位、阀瓣可伴随紧固件旋转、阀瓣与紧固件相互制约。

结合上述几种可靠的防松方法, 拟将阀杆、阀瓣连接形式进行如下改进 (如图6 所示) 。

首先, 将阀瓣与阀杆之间设置刚性限位, 确保阀门在正常工作时, 阀瓣不会产生工作位移。

其次, 在阀杆和阀瓣上均增加一道螺纹, 旋向为左旋。

最后, 在阀瓣与锁紧螺母间增加一防松垫圈, 如SOLID-LOCK等。

通过上述结构改造, 阀瓣与阀杆之间有了两道定位保证, 一是图6 所示的刚性限位, 二是阀瓣与阀杆间的左旋螺纹配合;阀瓣与锁紧螺母间设置防松垫圈, 阀瓣与防松垫圈之间、防松垫圈与锁紧螺母之间通过拧紧力矩, 会发生塑性变形, 从而产生较大的摩擦力, 而阀瓣的松脱方向与防松垫圈及锁紧螺母的松脱方向相反, 锁紧螺母与防松垫圈松脱螺纹升角大小不同, 且阀瓣已被刚性定位, 故阀瓣可被可靠防松。并且该结构可以重复使用, 大大地降低了维护成本。

四、结语

针对脉冲反吹阀在使用过程中出现的阀瓣松脱问题, 分析了脉冲反吹阀的工艺要求及工作特性, 总结并分析了目前国内外常用的几类防松方法, 结合脉冲反吹阀阀杆阀瓣的结构特点, 给出了一种改进结构方案, 并在工艺现场实践, 实践结果表明, 该方案防松可靠, 可有效解决阀瓣松脱问题, 并降低了Shell煤化工企业的运营和维护该阀的成本。螺纹防松问题是工程上一直在探讨的问题, 防松方法很多, 在产品的设计及改进过程中, 应根据应用领域要求及产品自身结构特点, 选用最经济、最合适的防松方法。

摘要：针对反吹阀在现场使用过程中存在的问题, 分析了该阀的结构特点和现场使用工艺工况条件, 总结了现有几种解决方案, 给出了适合现场工艺工况条件下的解决方案。

关键词：煤化工,反吹阀,阀瓣设计,螺纹,防松结构

参考文献

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[10]郭庆荣.螺栓连接逆旋向双螺母[J].机械制造, 1991 (6) :32.

防松技术 第6篇

1 实验设计方法

应用于汽车用防松螺帽质量改善进行之实验设计,将以螺帽成型高度(T)、硬度(H)、以及成型磅数(P)作为实验因子,各个因子设立高、低两个水平,分别以”+”号、”-”号表示。

T+:高成形厚度,T-:低成形厚度;

H+:高硬度(H R C 3 0-3 2),H-:低硬度(H R C 2 7-2 9);

P+:高成型磅数,P-:低成型磅数。

针对螺帽1/2吋-13牙承面压3点之产品,进行二因子三水平之实验设计,称为23因子设计,其设计矩阵如表1、表2、表3所示。

2 实验数据分析

设计的8种组合有7个自由度,其中3个自由度是与T、H、P、的主效应有关,3自由度是与交互作用TH、TP、HP有关,1个自由度与三重交互作用THP有关。所有主效应以及交互作用效应之估计值及平方和汇总于表4。

3 结论与建议

依据产品性能要求,第一次锁进之扭矩要求有其上限,不希望锁进扭矩值过高,而第一次退出及第三次退出之扭矩值,由于不希望螺帽有松脱现象,故退出之扭矩有其下限,希望退出之扭矩值愈高愈好。

故针对螺帽(1/2吋-13牙)产品进行改善建议。针对1/2吋-13牙螺帽,由表4至表6得知,影响第一次锁紧扭矩与第一次退出及第三次退出之结果汇整于表7。

由表7得知,无论在锁紧或放松扭矩之操作条件下,影响1/2吋-13牙,承面压3点形式螺帽之最显著因子为(1)低硬度。(2)高成型磅数。(3)高成型高度及及高成型磅数之交互作用。产品性能改良建议如下。

(1)降低产品硬度,大幅提升第一次退出及第三次退出扭矩值,达成产品功能要求,虽使第一次锁紧扭矩值提升,可以加强其它效应达成产品功能要求。

(2)提高成型磅数,可降低第一次锁紧扭矩,虽有部份程度提升第一次退出扭矩,但非主要因素(仅占6.25%)。

(3)降低成型高度,可与产品硬度之主效应形成交互作用,降低第一次锁紧扭矩。

由8得知,无论在锁紧或放松扭矩之操作条件下,影响1/2吋-13牙,对边承面压2点形式螺帽之最显著因子为(1)低硬度。(2)高成型高度及低硬度之交互作用。(3)高成型磅数。产品性能改良建议如下。

(1)降低产品硬度,大幅提升第一次退出及第三次退出扭矩值,达成产品功能要求,虽使第一次锁紧扭矩值提升,可以加强其它效应达成产品功能要求。

(2)高成型磅数,可降低第一次锁紧扭矩,虽有部份程度提升第一次退出扭矩,但非主要因素(仅占6.25%)。

(3)降低成型高度,可与降低产品成型磅数之主效应形成交互作用,降低第一次锁紧扭矩。

摘要：在产品设计、制程开发、及制程改善的过程中,实验都扮演了重要的角色,需要知道影响产品性能(performance)的各种可能的原分显著因子以及了解各因子间是否有交互作用用,因子设计(factorial design)为最有效率之实验方法。经由筛选出会影响实验之因子,设因,而影响产品性能的因素称为因子(factor),藉此设计出合适的实验模型。不同的实验设计建立于不同的假设以及对于不同的因子有不同的敏感度,实验的假设或因子的敏感度在设计不佳时,则会使得实验结果及其推论变得模棱两可,好的实验设计(Design of Experiment,DOE)是要发展出一个稳健、受外来变异原因影响极小的实验模许多产品之设计,但各因子对产品性能影响所占之比重去不尽相同,为区帽产品经扭力测试与硬度测试证明其特性确实比原先防松螺帽要来得优越,相对提升产品的单价,增进厂商在国际的竞争力。目前螺丝螺螺帽朝高值化方向前进,无论在模具寿命、热处理制程、电镀技术、及产品验证上,皆须进行技术之改良及突破,以提升竞争力进入汽车供计成包含所有因子组合变化之实验,计算出各个因子之主效应、交互作用、以及对实验影响之贡献百分比,即可找出影响实验结果最重要之因素,作为产品改良之依据。本文利用实验设计之方法[1-3],应用于汽车防松螺帽,以螺帽成型高度(T)、硬度(H)、成型磅数(P)作为实验因子,进行三因子二水平之实验设计,找出影响实验结果最重要之因素,作为最佳化参数并回馈制程产品改良之依据。经过回馈之防松螺应链体系。

关键词：实验设计,防松螺帽

参考文献

[1]Douglas C.Montgomery Montgomery,”Design and Analysis of Experiments,”Wiley,2004

[2]Klaus Hinkelmann,Oscar Kempthorne,“Design and Analysis of Experiments:Ad-vanced experimental design,”Wiley,2005.

防松技术 第7篇

由于牵引供电接触网的零部件的联接均是静联接, 而且大部份采用螺栓式的可拆联接;当接触网设备受电后, 其运行维护的时间受限于运输天窗, 不可能提供大量的时间进行检查、检修工作, 如何解决带电部份的螺栓联接具有良好的防松效果, 满足局部冲击及频繁振动工作环境要求, 成为现在接触网设计、施工、运行营中急需解决的问题。

2 接触网螺栓联接重点控制范围

牵引供电接触网设备中因螺栓联接松动导致设备故障的零部件连接, 主要集中在定位线夹、定位环、吊弦线夹、承力索电连接线夹、接触线电连接线夹、承力索中心锚结线夹、接触线中心锚结线夹。如果以上线夹的螺栓紧固松动, 可能导致电气连接不良引发设备烧损、在大张力及高频度振动的情况下设备发生脱落引发弓网故障。

3 接触网零部件防松方法的及防松方案优化

在接触网零部件的联接方式中, 螺栓联接占了绝大部份, 螺栓联接采用的防松措施主要有增大磨擦力和机械方法两种。对于TB/T2075-2010《电气化铁道接触网零部件》中, 螺栓联接的设计主要采用的是磨擦防松的方式。这种方法主要靠零件的弹力来保持螺纹表面间具有足够的正压力, 从而产生足够的磨擦力, 以防止螺纹零件的相对转动。其防松方式采用的有两种, 一种是双螺母防松, 即线夹本体为有一侧带内螺纹, 再加上备帽。一种是弹簧垫圈防松, 即在螺栓安装时, 加装弹簧垫圈, 以增加弹力。

在静态载荷下, 如果螺纹的升角小于当量摩擦角, 那么螺纹具有自锁性能, 即螺母拧紧后, 螺母承载面上作用有对螺母的弹性力, 在静载荷作用下, 弹性力始终不变, 当有转动趋势时, 该作用力产生一个摩擦力。如果产生的摩擦力大于驱动转动的力, 则螺纹将发生自锁, 这样的自锁是可靠的。但在振动的工况下, 由于重复变载荷或工作温度较高时, 螺母的摩擦面上的正压力会出现瞬时的消失或减少的现象。多次重复作用就会使连接松动造成失效。

接触网螺栓联接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。具体的防松装置或方法很多, 但就工作原理来看, 可分为摩擦防松、机械防松、破坏螺纹副关系三种。

3.1 摩擦防松

摩擦防松是应用最广的一种防松方式。这种方式是利用在螺纹副之间产生不随外力变化的正压力, 以产生可阻止螺纹副相对转动的摩擦力。这种正压力可通过轴向或同时两向压紧螺纹副来实现。接触网零部件联接防松方式经常采用的方案包括:

3.1.1 双螺母防松

对顶螺母拧紧后, 螺母受压, 使螺纹副纵向压紧, 增大了摩擦力, 有效阻止了螺纹副相对转动的摩擦力矩, 具有很好的防松效果。而且结构简单, 安装拆卸方便, 施工和运行维护工作量小。接触网的定位线夹、吊弦线夹、承力索电连接线夹、接触线电连接线夹等采用了该防松方式。 (见图1) 因部份线夹本体孔是带螺纹的, 相当于一个螺帽的作用, 所以在外观上会有所不同。

3.1.2 增加弹垫

螺栓和螺母之间加弹簧垫圈防松。在螺母施加预紧力后, 垫圈被压平而产生弹性反力, 使旋合螺纹间压紧, 增大摩擦力防松, 同时垫圈斜口的尖端抵住螺母与线夹本体也有防松作用。这种方法结构简单, 使用方便 (见图2) ;接触网的连接紧固的零部件绝大部件采用了该防松方式。

3.2 机械防松

机械防松是用止动件直接限制螺纹副的相对转动。接触网目前采用的方法有以下几种。

3.2.1 螺杆上开孔插开口销

该种防松方式在接触网零部件的应用中, 通常使用在螺栓受剪切力的环境中, 功能是使螺栓不脱出 (见图3) ;接触网的连接器、套管双耳、旋转腕臂底座、部份棒式绝缘子与腕臂的连接。这种防松方式用于机械连接较为可靠, 可保证螺栓销在发生松动时不会脱落引发故障, 但如做为电气连接的零部件采用这种防松方式则不适用, 因为电气连接部份即便是未脱落, 因松动导致接触电阻过大, 局部会产生过热, 将导致设备烧损而引发设备故障。

3.2.2 螺栓中增加止动垫圈

螺栓连接中加装单耳或双耳止动垫圈, 螺母拧紧后, 将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和接触网零部件本体侧面折弯贴紧, 即可将螺母锁住, 防止螺母发生转动松脱。

3.3 破坏螺纹副关系

破坏螺纹副关系的防松是指采用冲点、焊接、粘接等方法使螺纹副失去运动副特性而连接成为不可拆联接。这种方式的缺点是螺栓只能使用一次, 且安装拆卸十分困难, 必须破坏螺纹副方可拆卸。对于接触网的维护管理来说, 零部件的联接调整工作是必须进行的, 所以这种防松方法一般也不采用。对于接触网铁坠砣穿心螺杆、坠砣限制架及UT耐张线夹的各部螺栓在某些地区也会采用破坏螺纹副关系来防松, 其目的是使之成为不可拆联接来防止设备被盗。

通过以上对接触网零部件的联接防松装置的分析, 可归纳接触网零部件螺栓防松采用的方法为对顶螺母防松、开口销防松、弹性垫圈防松、止动垫圈防松、破坏螺纹副关系。在联接选用防松措施时, 通常是多种防松措施一起使用, 以增加防松的可靠性。对于接触网的零部件防松, 既要达到较好的防松效果, 又要便于安装、调整及维护;所以在防松方案的优化选取上, 对于联接紧固使用的螺栓防松, 采用对顶螺母防松、弹性垫圈防松、止动垫圈防松三种防松措施同时使用, 有较好的效果;对于螺栓受剪切力的环境中, 采用螺杆上开孔插开口销的方法较好, 防盗采取破坏螺纹副关系的方法。

4 实际应用

在最近建设完成并投入运营的贵阳南编组站扩建及枢纽客车外绕线接触网工程、改造货运中心接触网工程及六沾复线引入六盘水枢纽接触网工程中, 对接触网的零部件的防松选取上, 均根据零件的不同安装位置、受力特点, 选取不同的组合防松措施。在运行过程中, 防松效果良好, 确保了设备的稳定可靠。

5 结语

近几年电气化铁路得到迅猛的发展, 接触网零部件的标准也在不断提高, 接触网零部件构造、联接也相应不断发生变化, 在选择防松措施上, 要考虑到稳定性及经济性, 也要考虑到施工和日后的运行维护方便, 在对多种防松措施和适用条件进行比选, 制定一个综合的防松措施, 保证接触网零部件联接可靠, 以确保接触网的运行安全。

参考文献

[1]铁标TB/T2075-2010《电气化铁道接触网零部件》。

[2]徐峰, 李庆祥《.精密机械设计》2005年清化大学出版社。