Diseño de estructura anti-aflojamiento/anti-deslizamiento de pernos de riel de alta-formación de roscas de alta resistencia y
¿Cuáles son las principales ventajas de formar roscas de pernos de oruga mediante proceso de laminado en frío y laminado de roscas?
En comparación con el proceso de torneado tradicional, la formación de roscas de pernos de oruga mediante el proceso de laminación en frío y laminación de roscas tiene ventajas fundamentales enMejorar las propiedades mecánicas de la rosca, garantizar la precisión dimensional, aumentar la eficiencia de producción y reducir la pérdida de material., que cumple plenamente con los requisitos de alta resistencia y alta consistencia de los pernos en la ingeniería de vías. El proceso de laminado de hilos y encabezado en frío es un método de procesamiento sin-corte. Las roscas se forman extruyendo el vástago del perno con moldes. Las fibras metálicas del acero no se cortan durante el procesamiento, sino que se distribuyen continuamente a lo largo del perfil del hilo, lo que hace que la resistencia a la tracción y el límite elástico de la parte del hilo sean un 20%-30% mayores que los de los hilos torneados, y la resistencia a la fatiga sea un 40% mayor. Puede soportar la gran fuerza de pre-apriete y la carga de vibración repetida de la fijación de la vía, evitando la fractura de la rosca. En términos de precisión dimensional, el proceso de laminado en frío y roscado se controla mediante moldes CNC, con una desviación del paso de la rosca menor o igual a ±0,03 mm y una desviación del ángulo del perfil del diente menor o igual a ±0,5 grados, que es mucho mayor que la precisión de las roscas torneadas, lo que garantiza un engrane preciso entre pernos y tuercas, evita la concentración de tensiones causada por los espacios de engrane y mejora la estabilidad de la fijación. En términos de eficiencia de producción, el proceso de laminado de roscas y cabezal en frío realiza un procesamiento continuo automático. Un solo equipo puede procesar 800-1000 pernos por hora, lo que representa entre 5 y 6 veces más que el proceso de torneado, satisfaciendo la demanda de suministro de la construcción de ferrocarriles a gran escala. En términos de pérdida de material, el proceso de torneado forma hilos cortando el vástago con una tasa de pérdida de material del 15% al 20%, mientras que el proceso de laminado en frío y laminado de roscas es de conformación plástica con una tasa de pérdida de material menor o igual al 3%, lo que reduce en gran medida el costo de las materias primas. Además, la rugosidad de la superficie del hilo después del encabezado en frío y el laminado del hilo es Ra menor o igual a 1,6 μm y la superficie es lisa, lo que puede reducir la resistencia a la fricción durante el engrane del hilo, facilitar el control de la fuerza de preapriete durante la construcción y reducir la probabilidad de corrosión del hilo.
¿Qué criterios básicos se deben seguir en la selección de materiales base de alta-resistencia para pernos de riel?
La selección de materiales base de alta-resistencia para los pernos de cadena sigue cuatro criterios básicos:Adaptación del rendimiento mecánico, buena procesabilidad, excelente resistencia a la corrosión y costo controlable.. Es necesario seleccionar con precisión los materiales según las condiciones de trabajo de la línea (-recorrido pesado/alta-velocidad/velocidad-normal) y entornos de servicio (costero/interior/alpino) para evitar una selección excesiva o insuficiente de materiales. La adaptación del rendimiento mecánico es el criterio principal. Los materiales de acero con los grados de resistencia correspondientes deben seleccionarse según la posición de uso y los requisitos de fuerza de pre-apriete de los pernos. Se requieren aceros estructurales de aleación de alta resistencia de grado 8.8 y 10.9 para los pernos de fijación de las vías centrales (pernos de eclisa, pernos de tira elástica). Los pernos de grado 10.9 tienen una resistencia a la tracción mayor o igual a 1000 MPa y un límite elástico mayor o igual a 900 MPa, adaptándose a los grandes requisitos de fuerza de pre-apriete de líneas de transporte pesado-y de alta-velocidad; Se pueden utilizar aceros estructurales al carbono de grado 4.8 y 6.8 para pernos auxiliares de estaciones y ramales para reducir costos. Una buena procesabilidad es el criterio básico. El material base seleccionado debe tener un buen desempeño en el proceso de estampado en frío, laminado de roscas y tratamiento térmico, no es fácil de agrietar durante el estampado en frío, formación completa de rosca durante el laminado de roscas y buena templabilidad durante el tratamiento térmico, asegurando un rendimiento general uniforme de los pernos. Por ejemplo, el acero 42CrMo comúnmente utilizado para pernos de grado 10.9 tiene una templabilidad excelente y la resistencia del núcleo y la superficie son consistentes después del tratamiento térmico sin desviación de rendimiento. La excelente resistencia a la corrosión es el criterio de adaptación ambiental. Se deben seleccionar aceros estructurales de aleación-resistentes a la corrosión para ambientes costeros con mucha-niebla salina, o se debe agregar un tratamiento anticorrosión-de alto nivel sobre la base de aceros ordinarios de alta-resistencia; se deben seleccionar aceros con buena tenacidad a bajas temperaturas, como el acero 35CrMnSi, para zonas alpinas para evitar la fractura frágil de los pernos a bajas temperaturas; Se pueden seleccionar aceros convencionales de alta-resistencia para ambientes interiores secos para simplificar el proceso anticorrosión. El coste controlable es el criterio económico. Bajo la premisa de cumplir con los requisitos ambientales y de rendimiento mecánico, se debe dar prioridad a la selección de materiales base con un rendimiento de alto costo. Para el mismo grado de resistencia, se debe dar prioridad a la selección de materiales de acero nacionales maduros para reducir los costos de importación y, al mismo tiempo, evitar seleccionar materiales de acero con especificaciones excesivas para un alto rendimiento, lo que resultaría en un desperdicio de costos.
¿Cuáles son los métodos principales de modificación de roscas para evitar-aflojamiento y-deslizamiento de los pernos de riel?
Los métodos principales de modificación de roscas para evitar-aflojamiento y anti-deslizamiento de los pernos de riel incluyenpegado de hilos, cementación de hilos, moleteado de hilos y mallado de insertos de nailon. Todos ellos aumentan la fricción entre los hilos al cambiar las características de la superficie o la estructura de malla de los hilos, compensan el par de aflojamiento causado por la vibración y se adaptan a los requisitos anti-aflojamiento de diferentes líneas. El pegado de hilos es el método de modificación más utilizado. Se recubre la superficie de la rosca del perno con un adhesivo anaeróbico especial anti-aflojamiento con un espesor de recubrimiento de 5-10μm. Después de apretar, el adhesivo anti-se cura en el espacio del mallado de los hilos para formar una capa adhesiva de alta-resistencia, transformando el mallado mecánico de los hilos en "engranado mecánico + pegado", y la fuerza de fricción aumenta varias veces. Incluso en condiciones de vibración fuerte, el perno no se afloja, adaptándose a líneas centrales como líneas de alta-velocidad y de arrastre pesado-. El proceso de pegado es sencillo y puede procesarse en lotes. La carburación de roscas es un método de modificación mejorado. Los átomos de carbono se infiltran en la superficie del hilo a través de un proceso de carburación a alta-temperatura para formar una capa carburada de alta-dureza con un espesor de 0,1-0,2 mm, y la dureza de la superficie alcanza más de HV800, lo que no solo mejora la resistencia al desgaste y la fatiga del hilo, sino que también aumenta el coeficiente de fricción durante el engrane del hilo para lograr anti-aflojamiento y antideslizante, adaptándose a líneas ferroviarias urbanas con vibraciones frecuentes y fácil desgaste de la rosca. El moleteado de hilos es un método de modificación física. Se enrollan pequeños patrones de diamantes con una profundidad de 0,05-0,1 mm sobre la superficie del lado del diente de la rosca del perno. Después de apretar, los patrones se entrelazan con el lado del diente de la rosca de la tuerca para formar una oclusión mecánica, aumentando la resistencia a la fricción. Al mismo tiempo, los patrones pueden romper la película de aceite entre las roscas para evitar el deslizamiento causado por la contaminación del aceite, adaptándose a estaciones y ramales con baja fuerza de preapriete. La malla con inserto de nailon es un método de modificación estructural. Se incrusta un anillo de nailon en el orificio roscado de la tuerca y el diámetro interior del anillo de nailon es ligeramente más pequeño que el diámetro mayor de la rosca del perno. Cuando se aprieta, la rosca del perno extruye el anillo de nailon para formar una deformación elástica, y el anillo de nailon se une estrechamente a la rosca para generar una fuerza de sujeción elástica continua para compensar el par de aflojamiento. Además, el anillo de nailon tiene un efecto amortiguador, que puede reducir el impacto de la vibración en el hilo, adaptándose a líneas de alta velocidad con altos requisitos de precisión antiaflojamiento.
¿Cuáles son el principio anti-aflojamiento y los requisitos de adaptación de las arandelas anti-aflojamiento en la fijación de pernos de riel?
El principio central anti-aflojamiento de las arandelas anti-aflojamiento en la fijación de pernos de riel escompensación de deformación elástica + bloqueo por fricción inversa. A través de las características estructurales de las arandelas, cuando el perno tiene una ligera tendencia a aflojarse debido a la vibración, la fuerza de pre-apriete se compensa a tiempo y se genera fricción inversa para evitar que el perno continúe aflojándose, lo cual es una estructura auxiliar importante para el anti-aflojamiento de los pernos de cadena. La mayoría de las arandelas anti-aflojamiento tienen forma de disco-o estructuras de autobloqueo-de doble pila. La arandela antiaflojamiento-en forma de disco-se comprime para producir una deformación elástica cuando se aprieta el perno, almacenando energía potencial elástica. Cuando el perno se afloja debido a la vibración y la fuerza de pre-apriete disminuye, la energía potencial elástica de la arandela se libera para generar una fuerza de presión inversa para compensar la pérdida de fuerza de pre-apriete. Al mismo tiempo, la superficie de fricción entre la arandela y la cabeza del perno y la superficie de la pieza conectada generarán fricción inversa para compensar el par de aflojamiento; La arandela autoblocante-de doble pila está compuesta por dos arandelas con dientes helicoidales. Cuando se aprietan, los dientes helicoidales de las dos arandelas engranan entre sí. Al vibrar, la estructura autoblocante de los dientes helicoidales evitará la rotación relativa de las arandelas, bloqueando así el perno, y el efecto anti-aflojamiento es mejor que el de la arandela en forma de disco-. La adaptación de arandelas anti-aflojamiento debe seguir tres requisitos:coincidir con la resistencia del perno, coincidir con las condiciones de trabajo y coincidir con la superficie de instalación. En términos de coincidencia de resistencia, se deben seleccionar arandelas antiaflojamiento de alta-resistencia-de los grados correspondientes para pernos de alta-resistencia de grados 8.8 y 10.9. La resistencia a la tracción y el límite elástico de las arandelas deben coincidir con los pernos para evitar la deformación y falla de las arandelas antes que los pernos; En términos de coincidencia de condiciones de trabajo, se deben seleccionar arandelas antiaflojamiento-de alta resistencia-autobloqueantes-de alta-pila para líneas de transporte pesado-y de alta-velocidad, se pueden seleccionar arandelas antiaflojamiento-amortiguadoras en forma de disco- para líneas ferroviarias urbanas, y se pueden seleccionar arandelas antiaflojamiento-de resorte ordinarias para líneas-de velocidad ordinaria y ramales; en términos de coincidencia de superficies de instalación, se deben seleccionar arandelas anti-aflojamiento planas cuando la superficie de la pieza conectada es un plano liso, y se deben seleccionar arandelas anti-aflojamiento con dientes antideslizantes- cuando la superficie es rugosa o curva para aumentar la fricción con la superficie de instalación y evitar el deslizamiento de las arandelas. Además, los diámetros interior y exterior de la arandela anti-aflojamiento deben coincidir exactamente con las especificaciones del perno, con un espacio menor o igual a ±0,1 mm, para garantizar el centrado y posicionamiento durante la instalación y evitar fallas anti-aflojamiento causadas por carga excéntrica.
¿Cómo mejora la estabilidad de la fijación el diseño de dientes antideslizantes de la cabeza del perno de riel?
El diseño de dientes antideslizantes de la cabeza del perno de riel mejora la estabilidad general de la fijación desde el origen de la fijación del perno a través de tres aspectos:aumentar el coeficiente de fricción con la superficie de instalación, evitar la rotación relativa de la cabeza del perno y dispersar la fuerza de pre-apriete, que compensa eficazmente el riesgo de aflojamiento causado por la vibración del tren, y es la estructura antideslizante-básica de los pernos de vía. Los dientes antideslizantes están diseñados en la superficie inferior de la cabeza del perno (el lado en contacto con la superficie de instalación), en su mayoría dientes triangulares o en tira distribuidos en un anillo, con una altura de diente de 0,2-0,5 mm y un paso de diente de 1-2 mm. Cuando se aprieta el perno, los dientes antideslizantes-se incrustarán en la superficie de la pieza conectada (como placa de presión, eclisa) para formar una oclusión mecánica, transformando el simple contacto superficial entre la cabeza del perno y la pieza conectada en "contacto superficial + oclusión del diente", el coeficiente de fricción aumenta en 2-3 veces, lo que reduce en gran medida la rotación relativa de la cabeza del perno causada por la vibración y evita que el perno se afloje de la fuente. Al mismo tiempo, los dientes antideslizantes-están distribuidos uniformemente en un anillo, lo que puede hacer que la presión de la cabeza del perno se transmita uniformemente a la superficie de la pieza conectada, dispersar la fuerza de pre-apriete, evitar la deformación de la superficie de instalación causada por la concentración de tensión local y garantizar la transmisión estable de la fuerza de pre-apriete. Si no hay dientes antideslizantes en la cabeza del perno, es fácil que la cabeza se deslice con la superficie de instalación durante la vibración, lo que provoca una rápida atenuación de la fuerza de pre-apriete y falla del sistema de sujeción. Además, el tamaño de los dientes antideslizantes está diseñado con precisión según las especificaciones de los pernos y las posiciones de uso. Los dientes antideslizantes-de los pernos-de especificación grande (M24 y superiores) son más altos y más densos, adaptándose a la demanda de una gran fuerza de pre-apriete; los dientes antideslizantes de los pernos-de especificación pequeña (M16 e inferiores) son menos profundos y escasos, lo que evita daños excesivos a la superficie de la pieza conectada debido a dientes demasiado altos; los dientes antideslizantes de los pernos de la eclisa son dientes de tira que se adaptan a la superficie de instalación plana de la eclisa, y los dientes antideslizantes de los pernos de la tira elástica son dientes triangulares que se adaptan a la superficie de instalación curva de la tira elástica. El diseño preciso de tamaño y forma maximiza el efecto de los dientes antideslizantes. Los dientes antideslizantes cooperan con las arandelas anti-aflojamiento y anti-de rosca para formar un triple sistema anti-aflojamiento de "cabeza antideslizante + antiaflojamiento de rosca + compensación de arandela", de modo que los pernos de oruga siempre permanezcan sujetos en condiciones de vibración a largo plazo.