Formação de rosca de alta-resistência e projeto de estrutura anti-afrouxamento/antideslizamento-de parafusos de trilho
Quais são as principais vantagens da formação de roscas de parafusos de esteira por cabeçote a frio e processo de laminação de roscas?
Em comparação com o processo de torneamento tradicional, a formação de roscas de parafusos de esteira por cabeçote a frio e processo de laminação de roscas tem vantagens essenciais emmelhorando as propriedades mecânicas da rosca, garantindo precisão dimensional, aumentando a eficiência da produção e reduzindo a perda de material, que atende totalmente aos requisitos de alta resistência e alta consistência de parafusos na engenharia de trilhos. O processo de cabeçalho a frio e laminação de threads é um método de processamento sem-corte. As roscas são formadas extrusando a haste do parafuso com moldes. As fibras metálicas do aço não são cortadas durante o processamento, mas sim distribuídas continuamente ao longo do perfil da rosca, tornando a resistência à tração e o limite de escoamento da parte da rosca 20%-30% maior que a das roscas torneadas, e a resistência à fadiga mais de 40% maior. Ele pode suportar a grande força de pré{16}}aperto e a carga de vibração repetida da fixação da esteira, evitando a fratura da rosca. Em termos de precisão dimensional, o processo de cabeçote a frio e laminação de roscas é controlado por moldes CNC, com desvio de passo de rosca menor ou igual a ± 0,03 mm e desvio de ângulo do perfil do dente menor ou igual a ± 0,5 grau, que é muito maior que a precisão das roscas torneadas, garantindo um engrenamento preciso entre parafusos e porcas, evitando a concentração de tensões causadas por folgas de malha e melhorando a estabilidade de fixação. Em termos de eficiência de produção, o processo de encabeçamento a frio e laminação de roscas realiza processamento contínuo automático. Um único equipamento pode processar 800{23}}1.000 parafusos por hora, o que é 5 a 6 vezes maior que o processo de torneamento, atendendo à demanda de fornecimento da construção ferroviária em grande escala. Em termos de perda de material, o processo de torneamento forma roscas cortando a haste com uma taxa de perda de material de 15% a 20%, enquanto o processo de encabeçamento a frio e laminação de roscas é a formação de plástico com uma taxa de perda de material menor ou igual a 3%, reduzindo significativamente o custo das matérias-primas. Além disso, a rugosidade da superfície da rosca após o encabeçamento a frio e a laminação da rosca é Ra menor ou igual a 1,6 μm, e a superfície é lisa, o que pode reduzir a resistência ao atrito durante o engrenamento da rosca, facilitar o controle da força de pré-aperto durante a construção e reduzir a probabilidade de corrosão da rosca.
Quais critérios principais devem ser seguidos na seleção de materiais de base de alta-resistência para parafusos de trilho?
A seleção de materiais de base de alta-resistência para parafusos de esteira segue quatro critérios principais:adaptação do desempenho mecânico, boa processabilidade, excelente resistência à corrosão e custo controlável. É necessário selecionar materiais com precisão de acordo com as condições de trabalho da linha (pesado-transporte/alta-velocidade/velocidade normal-) e ambientes de serviço (costeiro/interior/alpino) para evitar-seleção excessiva ou seleção insuficiente de materiais. A adaptação do desempenho mecânico é o critério principal. Os materiais de aço com graus de resistência correspondentes devem ser selecionados de acordo com a posição de uso e os requisitos de força de pré-aperto dos parafusos. Aços estruturais de liga de alta-resistência de grau 8,8 e 10,9 são necessários para parafusos de fixação da pista central (parafusos de placa de peixe, parafusos de tira elástica). Os parafusos de grau 10.9 têm uma resistência à tração maior ou igual a 1.000 MPa e uma resistência ao escoamento maior ou igual a 900 MPa, adaptando-se aos grandes requisitos de força de pré{16}}aperto de linhas de-transporte pesado e de alta-velocidade; aços estruturais de carbono de grau 4.8 e 6.8 podem ser usados para parafusos auxiliares de estações e ramais para reduzir custos. Boa processabilidade é o critério básico. O material de base selecionado deve ter bom desempenho no processo de encabeçamento a frio, laminação de roscas e tratamento térmico, não é fácil de quebrar durante o encabeçamento a frio, formação de rosca completa durante a laminação de roscas e boa temperabilidade durante o tratamento térmico, garantindo desempenho geral uniforme dos parafusos. Por exemplo, o aço 42CrMo comumente usado para parafusos de grau 10.9 tem excelente temperabilidade e a resistência do núcleo e da superfície é consistente após o tratamento térmico sem desvio de desempenho. Excelente resistência à corrosão é o critério de adaptação ambiental. Aços estruturais de liga-resistentes à corrosão devem ser selecionados para ambientes costeiros com alta-spray salino, ou tratamento-anticorrosivo-de alta qualidade deve ser adicionado com base em aços comuns de alta-resistência; aços com boa tenacidade a baixas-temperaturas, como o aço 35CrMnSi, devem ser selecionados para áreas alpinas para evitar fratura frágil dos parafusos em baixas temperaturas; aços convencionais de alta-resistência podem ser selecionados para ambientes interiores secos para simplificar o processo anti{36}}corrosão. O custo controlável é o critério econômico. Com a premissa de atender ao desempenho mecânico e aos requisitos ambientais, deve ser dada prioridade à seleção de materiais básicos com alto desempenho de custo. Para o mesmo grau de resistência, deve-se dar prioridade à seleção de materiais de aço nacionais maduros para reduzir custos de importação e, ao mesmo tempo, evitar a seleção de materiais de aço acima das{40}especificações para alto desempenho, resultando em desperdício de custos.
Quais são os principais métodos de modificação de rosca para anti-afrouxamento e-deslizamento de parafusos de esteira?
Os principais métodos de modificação de rosca para anti-afrouxamento e-deslizamento de parafusos de esteira incluemcolagem de roscas, cementação de roscas, recartilhamento de roscas e engrenamento de insertos de náilon. Todos eles aumentam o atrito entre as roscas alterando as características da superfície ou a estrutura de malha das roscas, compensando o torque de afrouxamento causado pela vibração e adaptando-se aos requisitos anti-de afrouxamento de diferentes linhas. A colagem de fios é o método de modificação mais utilizado. Um adesivo anaeróbico especial anti{4}}afrouxamento é revestido na superfície da rosca do parafuso com uma espessura de revestimento de 5-10μm. Após o aperto, o adesivo anti{8}}afrouxamento cura na abertura da malha do fio para formar uma camada adesiva de alta-resistência, transformando o engrenamento mecânico dos fios em "engrenamento mecânico + colagem", e a força de atrito é aumentada várias vezes. Mesmo sob condições de forte vibração, o parafuso não se soltará, adaptando-se a linhas centrais, como linhas de alta-velocidade e-de transporte pesado. O processo de colagem é simples e pode ser processado em lotes. A cementação de rosca é um método de modificação aprimorado. Átomos de carbono são infiltrados na superfície da rosca através do processo de cementação de alta-temperatura para formar uma camada carburada de alta-dureza com uma espessura de 0,1-0,2 mm, e a dureza da superfície atinge mais de HV800, o que não apenas melhora a resistência ao desgaste e à fadiga da rosca, mas também aumenta o coeficiente de atrito durante o engrenamento da rosca para obter anti-afrouxamento e antiderrapante, adaptando-se às linhas ferroviárias urbanas com vibração frequente e fácil desgaste da rosca. O recartilhamento de rosca é um método de modificação física. Pequenos padrões de diamante com profundidade de 0,05-0,1 mm são enrolados na superfície lateral do dente da rosca do parafuso. Após o aperto, os padrões se interligam com o lado do dente da rosca da porca para formar oclusão mecânica, aumentando a resistência ao atrito. Ao mesmo tempo, os padrões podem quebrar a película de óleo entre as roscas para evitar deslizamentos causados pela contaminação do óleo, adaptando-se às estações e ramais com baixa força de pré-aperto. A malha de inserção de nylon é um método de modificação estrutural. Um anel de náilon é embutido no orifício roscado da porca e o diâmetro interno do anel de náilon é ligeiramente menor que o diâmetro principal da rosca do parafuso. Quando apertada, a rosca do parafuso expulsa o anel de náilon para formar deformação elástica, e o anel de náilon é firmemente preso à rosca para gerar força de retenção elástica contínua para compensar o torque de afrouxamento. Além disso, o anel de náilon possui efeito de amortecimento, que pode reduzir o impacto da vibração na linha, adaptando-se a linhas de alta velocidade com altos requisitos de precisão anti-afrouxamento.
Quais são o princípio anti{0}}afrouxamento e os requisitos de adaptação das arruelas anti-afrouxamento na fixação dos parafusos da esteira?
O principal princípio anti-afrouxamento das arruelas-antiafrouxamento na fixação dos parafusos da esteira écompensação de deformação elástica + travamento por fricção reversa. Através das características estruturais das arruelas, quando o parafuso apresenta uma leve tendência de afrouxamento devido à vibração, a força de pré-aperto é compensada no tempo e o atrito reverso é gerado para evitar que o parafuso continue a afrouxar, o que é uma importante estrutura auxiliar para o anti-afrouxamento do parafuso da esteira. A maioria das arruelas anti{4}}afrouxamento tem formato de disco-ou estruturas de travamento automático-de pilha dupla-. A arruela anti-afrouxamento-em forma de disco é comprimida para produzir deformação elástica quando o parafuso é apertado, armazenando energia potencial elástica. Quando o parafuso se solta devido à vibração e a força de pré{12}}aperto diminui, a energia potencial elástica da arruela é liberada para gerar uma força de pressão reversa para compensar a perda da força de pré-aperto. Ao mesmo tempo, a superfície de atrito entre a arruela e a cabeça do parafuso e a superfície da peça conectada gerarão atrito reverso para compensar o torque de afrouxamento; a arruela de travamento automático-de pilha dupla-é composta por duas arruelas com dentes helicoidais. Quando apertadas, os dentes helicoidais das duas arruelas engrenam entre si. Ao vibrar, a estrutura de auto-travamento dos dentes helicoidais impedirá a rotação relativa das arruelas, travando assim o parafuso, e o efeito anti-de afrouxamento é melhor do que o da arruela em forma de disco-. A adaptação das arruelas anti{23}}afrouxamento deve seguir três requisitos:combinando com a resistência do parafuso, combinando com as condições de trabalho e combinando com a superfície de instalação. Em termos de correspondência de resistência, arruelas-anti{2}}de afrouxamento de alta resistência de classes correspondentes devem ser selecionadas para parafusos de alta-resistência de grau 8,8 e 10,9. A resistência à tração e o limite elástico das arruelas devem corresponder aos parafusos para evitar deformação e falha das arruelas antes dos parafusos; em termos de correspondência de condições de trabalho, arruelas anti-afrouxamento de-pilha dupla-com travamento automático de alta-resistência devem ser selecionadas para linhas pesadas-de transporte e de alta-velocidade, arruelas anti-afrouxamento-de amortecimento em forma de disco podem ser selecionadas para linhas ferroviárias urbanas, e arruelas anti{15}}de mola comuns podem ser selecionadas para velocidade-comum e ramais; em termos de correspondência da superfície de instalação, arruelas planas-anti-afrouxamento devem ser selecionadas quando a superfície da peça conectada for um plano liso, e arruelas anti-afrouxamento com dentes antiderrapantes-devem ser selecionadas quando a superfície for áspera ou curva para aumentar o atrito com a superfície de instalação e evitar o deslizamento das arruelas. Além disso, os diâmetros interno e externo da arruela anti{21}}afrouxamento devem corresponder precisamente às especificações do parafuso, com uma folga menor ou igual a ±0,1 mm, para garantir centralização e posicionamento durante a instalação e evitar falha anti-afrouxamento causada por carga excêntrica.
Como o desenho do dente-antideslizante da cabeça do parafuso da esteira melhora a estabilidade da fixação?
O design de dente-antideslizante da cabeça do parafuso da esteira melhora a estabilidade geral da fixação desde a origem da fixação do parafuso por meio de três aspectos:aumentando o coeficiente de atrito com a superfície de instalação, evitando a rotação relativa da cabeça do parafuso e dispersando a força de pré-aperto, compensando efetivamente o risco de afrouxamento causado pela vibração do trem e é a estrutura-antiderrapante básica dos parafusos dos trilhos. Os dentes antiderrapantes são projetados na superfície inferior da cabeça do parafuso (lado em contato com a superfície de instalação), em sua maioria dentes triangulares ou em tira distribuídos em um anel, com altura de dente de 0,2-0,5mm e passo de dente de 1-2mm. Quando o parafuso é apertado, os dentes antiderrapantes serão embutidos na superfície da peça conectada (como placa de pressão, placa de peixe) para formar oclusão mecânica, transformando o contato superficial simples entre a cabeça do parafuso e a peça conectada em "contato de superfície + oclusão dentária", o coeficiente de atrito é aumentado em 2-3 vezes, o que reduz bastante a rotação relativa da cabeça do parafuso causada pela vibração e evita o afrouxamento do parafuso da fonte. Ao mesmo tempo, os dentes antiderrapantes são distribuídos uniformemente em um anel, o que pode fazer com que a pressão da cabeça do parafuso seja transmitida uniformemente à superfície da peça conectada, dispersar a força de pré-aperto, evitar a deformação da superfície de instalação causada pela concentração de tensão local e garantir a transmissão estável da força de pré{17}}aperto. Se não houver dentes antiderrapantes na cabeça do parafuso, a cabeça deslizará facilmente com a superfície de instalação durante a vibração, levando a uma rápida atenuação da força de pré{20}}aperto e falha do sistema de fixação. Além disso, o tamanho dos-dentes antiderrapantes é projetado com precisão de acordo com as especificações dos parafusos e as posições de uso. Os dentes-antideslizantes de parafusos de-especificações grandes (M24 e superiores) são mais altos e mais densos, adaptando-se à demanda por grande força de pré-aperto; os dentes-antideslizantes dos parafusos de-especificações pequenas (M16 e inferiores) são mais rasos e esparsos, evitando danos excessivos à superfície da peça conectada devido a dentes muito altos; os dentes antiderrapantes dos parafusos da placa de peixe são dentes de tira, adaptando-se à superfície plana de instalação da placa de peixe, e os dentes antiderrapantes dos parafusos de tira elástica são dentes triangulares, adaptando-se à superfície curva de instalação da tira elástica. O tamanho preciso e o design da forma maximizam o efeito dos dentes-antiderrapantes. Os dentes antiderrapantes cooperam com arruelas anti-de afrouxamento e anti{37}}da rosca para formar um sistema triplo anti{39}}de afrouxamento de "antiderrapante de cabeça + antiafrouxamento de rosca + compensação de arruela", de modo que os parafusos da esteira sempre permaneçam presos sob condições de vibração de longo prazo.