重載鐵路接觸網(wǎng)的零部件振動防松方法分析

衛(wèi)明博

（中國鐵建電氣化局集團(tuán)第五工程有限公司，成都 610091）

0 引言

隨著當(dāng)今鐵路網(wǎng)的不斷完善，路線越來越廣泛。在給我們出行帶來便利和舒適的同時(shí)安全問題也應(yīng)該引起我們的注意，接觸網(wǎng)作為重載鐵路牽引供電的重要組成部分，它的性能穩(wěn)定與否直接關(guān)系到重載鐵路能否正常運(yùn)行，其中接觸網(wǎng)的零部件防松問題更是重中之重。重載鐵路的接觸網(wǎng)承擔(dān)著把電力動能傳輸?shù)借F路車務(wù)中的任務(wù)。因此接觸網(wǎng)的質(zhì)量直接影響重載鐵路的運(yùn)輸系統(tǒng)。重載接觸網(wǎng)的工作環(huán)境是在室外高溫的環(huán)境下，因此只能保證一條線路沒有其余的備份線路。接觸網(wǎng)上負(fù)載載荷是隨著重載火車的行動軌跡和運(yùn)動規(guī)律的變化而改變的。重載鐵路的接觸網(wǎng)系統(tǒng)具有負(fù)載大、行車間距小、動能轉(zhuǎn)化快等特點(diǎn)。相對于普通鐵路來說重載鐵路的接觸網(wǎng)零部件更容易造成松動，一旦接觸網(wǎng)零部件松動，會導(dǎo)致列車停運(yùn)交通網(wǎng)松動等問題，這也就導(dǎo)致了列車不能進(jìn)行正常的行駛。本文根據(jù)我國近幾年開通的重載鐵路接觸網(wǎng)的防松辦法，對防松措施進(jìn)行了歸納總結(jié)與 創(chuàng)新。

1 重載鐵路接觸網(wǎng)的零部件振動防松方法

1.1 安裝上的零部件振動防松措施

針對當(dāng)今比較流行的幾種重載鐵路的接觸網(wǎng)零部件防松措施的分析，互有利弊。現(xiàn)對當(dāng)前安裝問題上提出了新的方式。

在安裝止動墊片，規(guī)定要把止動部分與緊固件的上表面緊密連接，然而在連接是止動部分與緊固件的上表面會出現(xiàn)大約2R的圓角，若止動部分不能緊貼緊固件的上表面，將會影響其防松效果。因此需要采取相應(yīng)的措施來改善不接觸問題來提高防松能力。可以在制作緊固件時(shí)增加一個(gè)2R的圓角來貼合止動部分，或者使用專用工具代替手工安裝。同時(shí)也可以不必要的損耗。

非金屬最高的防松辦法就是嵌件鎖緊螺母，可由于生產(chǎn)費(fèi)用較高難以普及，特別是M16之上的螺母生產(chǎn)費(fèi)用更高，所以個(gè)人比較推薦M10-M14的螺母進(jìn)行使用。

螺紋鎖固膠的防松措施，在費(fèi)用上十分便宜讓人接受，其特點(diǎn)就是快速并且高效，但是在日后的拆卸方面不占優(yōu)勢不易于拆裝，更不適合用在需要反復(fù)調(diào)節(jié)的零件中推廣。如果對于防松要求或者防松條件需求比較嚴(yán)格還有其他方式的防松方式，如雙疊鎖緊防松墊片偏心式鎖緊螺母等，但是要做好前期準(zhǔn)備工作，如應(yīng)權(quán)衡產(chǎn)品的性價(jià)比及適用性等方面的因素。

1.2 止動墊圈上添加彈簧墊片

此種方式屬于機(jī)械固件的防松辦法，是作用在重載鐵路的接觸結(jié)構(gòu)上，是現(xiàn)在的機(jī)械族零件最受歡迎的一種辦法，其自身具有的優(yōu)勢也是有目共睹的。在經(jīng)過了反復(fù)的變更數(shù)據(jù)，在試誤中探索其此種方式是否正確，其嘗試結(jié)果如圖1所示，我們能夠夠看出通過多次嘗試，讓機(jī)器進(jìn)行振動，殘余軸力與初始軸力的比值明顯超過了沒有加墊片的部分，符機(jī)械放松的性能與要求。

圖1 有無墊片實(shí)驗(yàn)

1.3 彈簧墊片配合非金屬鎖緊螺母使用

重載鐵路中使用的非金屬鎖緊螺母采用的都是德國系列并且?guī)в械聵?biāo)的DIN982，這種結(jié)構(gòu)的不同主要表現(xiàn)于在其螺母結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上配套鑲嵌了一個(gè)比內(nèi)徑螺紋小的尼龍圈。當(dāng)螺栓擰入螺母時(shí)提前和尼龍圈接觸，在尼龍圈的內(nèi)側(cè)咬合出一圈內(nèi)螺紋，當(dāng)尼龍圈的內(nèi)螺紋包住螺母的內(nèi)螺紋，這樣就形成了一個(gè)抗摩擦力矩，給螺母增加了一個(gè)防鎖裝置。這樣就可以大大的增加摩擦力，更好的做到防松。

目前，這種方法主要的問題在于尼龍圈的損耗及其多次使用的安裝。面對損耗問題可以在生產(chǎn)制作的過程中加入一些藥劑來增加強(qiáng)度，在一定的使用情況下減少損耗過程，讓其使用壽命更長[1]。除此之外老化的另一種來源就是外界環(huán)節(jié)的光照和溫度，接觸網(wǎng)的零部件工作的溫度大約在-40℃～+50℃，這樣的條件溫度下并不會損害原有的零件。

這種螺母中尼龍環(huán)承受力矩載荷，在安裝調(diào)試的過程中，需要在尼龍環(huán)的內(nèi)側(cè)開一個(gè)內(nèi)螺紋用來裝配螺栓，由于產(chǎn)生彈性變形產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)力，所以該尼龍環(huán)可以多次使用。但是在反復(fù)使用中會產(chǎn)生磨損等現(xiàn)象，該產(chǎn)品建議最多重復(fù)利用五次。可以滿足對產(chǎn)品精度的 需求。

1.4 使用涂螺紋凝固膠

螺紋凝固膠組成不能與氧氣接觸，是由甲基丙烯酸雙脂組成的，加入少量d的催化劑、固定膠體、放腐蝕劑及氧化劑制作而成，在有氧氣的環(huán)境中能長時(shí)間保持穩(wěn)定狀態(tài)，在真空環(huán)境中能變成不溶不化的固體并形成粘接。屬于固體防松性質(zhì)的一種。目前螺紋凝固膠能否用在接觸網(wǎng)零部件上還有著不小的爭議。由于作用的性質(zhì)比較不是很大還不能被人們認(rèn)可。此種方法對主要的問題是粘接強(qiáng)度如何，而且不宜與拆卸還有能否絕緣。本文現(xiàn)針對這幾個(gè)方面進(jìn)行論述，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇適合自己的類型商品。目前，在重載鐵路中大多數(shù)膠體是螺紋凝固膠其中以樂泰262或德邦262B兩種品牌為代表，這兩種膠體的粘度都十分高[2]。進(jìn)行反復(fù)的證明，在自然環(huán)境中放置不動24h就可以開始產(chǎn)生固化反應(yīng)，伴隨著時(shí)間的不斷變長，粘度特性不斷增強(qiáng)，但是在10天后粘度特性增強(qiáng)變遲緩，300天后螺紋凝固膠還擁有極高的粘性強(qiáng)度。

通過本次實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論，螺紋凝固膠后可以提高接觸網(wǎng)的防松強(qiáng)度，在涂抹螺紋凝固膠以后拆卸是個(gè)大問題，在拆卸的過程中需要克服扭轉(zhuǎn)力矩和粘性強(qiáng)度等問題，因此當(dāng)螺紋鎖固膠在安裝的過程中，就需要大的力矩載荷進(jìn)行安裝，一般不容易拆卸。而且隨著時(shí)間的不斷增加溶劑不斷穩(wěn)定的融合在連接處、一旦彎曲融合則不會輕易分解，只能強(qiáng)行拆除，可能會對接觸網(wǎng)造成破壞，而且工作過程中一般都是高溫天氣。如果可以進(jìn)行二次安裝，還需要涂抹大量的螺紋凝固膠。由于螺紋凝固膠不適合于反復(fù)調(diào)試，建議接觸網(wǎng)零件調(diào)整到位后在進(jìn)行涂抹螺紋鎖固膠，避免由于安裝不適引發(fā)的調(diào)試過程減少資源的消耗。螺紋凝固膠其材質(zhì)是一種較特殊的材質(zhì)，在溫度不同的情況下所表現(xiàn)的形態(tài)也不相同，在高溫情況下會使材質(zhì)發(fā)生變化甚至老化，在溫度不斷變化中發(fā)生改變，其變化過程如圖2所示。

圖2 固化時(shí)間對螺紋鎖固膠強(qiáng)度的影響

從上述數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論，樂泰牌的螺紋凝固膠，一旦用于100℃以上的高溫中，螺紋凝固膠的粘性強(qiáng)度會達(dá)到最小值，防松能力減弱。而接觸網(wǎng)的正常工作溫度范圍為0℃～+50℃，此時(shí)鎖固膠粘接強(qiáng)度達(dá)到了最高點(diǎn)。而且在涂抹鎖固膠的有效區(qū)域把螺紋連接處緊緊包裹住，太陽光無法透過鎖固膠照到螺紋連接處，因此光線對鎖固膠的老化作用可以忽略不計(jì)。

由于螺紋鎖固膠安裝后不利于拆卸，所以這種防松方式不能被廣泛的流傳使用，尤其是施工中需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的接觸網(wǎng)零部件而言。同時(shí)它也有自己的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性特別強(qiáng)而且價(jià)格公道，能起到的作用也十分明顯，適用于不需要調(diào)節(jié)或者對于安裝要求較低的零部件中使用。

1.5 雙螺母的防松辦法

雙螺母防松原理是一種與其他方法不同的方式。其原理的不同主要體現(xiàn)在阻止橫向和縱向載荷下的振動，不適用于接觸網(wǎng)的零部件結(jié)構(gòu)中。一般只用于腕臂底座、下錨補(bǔ)償裝置安裝底座等大緊固力矩、在沒有振動的零部件中，對連接件也能起較好的防松作用。

1.6 引用新的防松措施

SOLID-LOCK防松鎖緊墊圈是一項(xiàng)具有獨(dú)特功能的防松方式，這種新型防松與我國標(biāo)準(zhǔn)完全契合，其作用機(jī)制是將載荷轉(zhuǎn)化成摩擦的一種方式。具體方式是通過兩片防松鎖緊墊圈中一側(cè)，然后放入一個(gè)大T型滑塊墊片，在另一次放入一個(gè)小T型滑塊墊片。這樣就能更好更有效的咬合螺栓和螺母。當(dāng)對零件加緊時(shí)，小鋸齒面與接觸面相交并吻合貼緊，然后讓SOLID-LOCK防松鎖固定在其中，只允許大鋸齒面相對移動[3]。一旦出現(xiàn)預(yù)緊力，任何松動趨勢都會被反斜面的效果所阻止。可以有效的減少接觸網(wǎng)零部件的防松。

根據(jù)螺栓力矩?fù)Q算公式得：

通過上述公式，我們可以發(fā)現(xiàn)：螺栓預(yù)緊力矩和螺紋軸向力夾角成正比，公式中的Dkm代表的是螺栓的實(shí)際接觸尺寸，無法準(zhǔn)確測量只能估讀。在這個(gè)過程中不斷對監(jiān)控夾緊力度進(jìn)行控制，進(jìn)而得到了近似曲線，如圖3所示。

圖3 溫度對鎖固膠粘接強(qiáng)度的影響

2 結(jié)語

SOLID-LOCK是一種全新形式的預(yù)防接觸網(wǎng)零部件的防松方式，通過預(yù)設(shè)振動范圍來解決螺紋產(chǎn)生的松動。通過對比當(dāng)今比較流行的幾種防松方式，得出以下優(yōu)點(diǎn)：安裝方便，使用過程中可以隨時(shí)隨地檢測其磨損情況，而且在防松過程中也十分可靠，基本不會產(chǎn)生問題。最主要的是不需要維護(hù)等特點(diǎn)非常適合我國國情。另外，由上述實(shí)驗(yàn)可以得出SOLID-LOCK防松鎖緊墊圈不是可以用在任何形式的的螺紋聯(lián)接副當(dāng)中。當(dāng)表面特別光滑或者硬度特別大的情況下，就需要更改防松方法，通過額外的更改SOLID-LOCK防松鎖緊墊圈材質(zhì)的方式來達(dá)到最終的防松鎖緊作用。