電氣化鐵路接觸網緊固件防松措施及其檢測技術分析

殷俊

摘? 要：現階段螺紋連接是電氣化鐵路接觸緊固件的主要形式，依據放松原理，其可細分為摩擦防松、機械放松、破壞螺紋副關系防松三種形式。本文研究將以摩擦防松為例進行具體說明，并對檢測技術進行分析。

關鍵詞：電氣化鐵路;接觸網緊固件;放松措施

引言

螺紋連接緊固件在其預緊、連接、緊固等功能引領下，得到各領域的廣泛認可與應用，其最為顯著的優勢在于可以實現標準化的批量生產，相較于其他緊固件，螺紋連接緊固件的生產成本較低，其具備互換特性，由此其在各行業中的地位也不斷提升。當前列車行駛速度隨著高速鐵路發展速度提升而提升，這就使得其對接觸網緊固件的性能要求不斷提升，具備更強的防松性能的螺紋連接緊固件不斷涌現并得到廣泛應用，且行業內技術人員還針對其實際應用工況對性能檢測措施進行革新。由此，對緊固件防松措施以及檢測技術進行研究成為當前行業內的重要研究內容。

1摩擦防松緊固件原理以及措施

從實際應用角度分析，摩擦防松是當前電氣化鐵路接觸網中應用最為廣泛的放松措施，其主要應用原理為依托于螺紋副之間正壓力不隨外界條件變化而變化的特征，產生可以阻止螺紋副相對轉動的摩擦力，最終達成防松目的。實際應用過程中，通過軸向或兩向壓緊螺紋副均可達成獲取正壓力的目的。依據摩擦防松措施進行劃分，可將摩擦防松緊固件結構細分為彈簧墊圈、雙螺母、尼龍嵌件鎖緊螺母、錐壓抱緊式自松防松螺母等幾種。

1.1彈簧墊圈

該結構在實際應用過程中需要在螺栓以及螺母之間加設彈簧墊圈，并在螺母之上施壓預緊力，利用墊圈被壓平后產生的彈性反力提升旋合螺紋緊密性，通過提升二者之間的摩擦力實現放松目標，除此以外，墊圈斜口尖端部分在實際應用過程中需要抵緊螺母以及線夾，其也具備一定防松功能。該結構其主要優勢在于結構間接，應用便捷性較強。

現階段，電氣化鐵路接觸網零部件中，彈簧墊圈的應用較為廣泛，如錨支定位卡子、橫承力索線夾等。

1.2雙螺母

該結構的應用原理為，通過擰緊頂螺母使后螺母受壓，進而使得螺紋副縱向壓緊并提升摩擦力，最終實現避免螺紋副產生相對轉動的情況。該結構其優勢在于結構簡潔、實際施工以及后續運維工作簡便。

該結構適用于低速重載或載荷平穩情況下，主要安裝于定位環支座、錨固U螺栓等承受靜荷載的零部件之上。

1.3尼龍嵌件緊鎖螺母

尼龍嵌件鎖定螺帽防松動是將一條具有良好彈力的尼龍橡膠環與螺帽在一起產生穩固的摩擦力，從而實現安全鎖定和重復使用。尼龍嵌件式鎖定螺絲帽在接觸網片零件中的應用比較少，此防松動結構的零件有：套筒、固定支架、定位夾具，定位環等。

1.4錐壓抱緊式自緊防松螺母

該結構主要有主螺母以及鎖緊螺母兩部分共同組成，實際工作過程中，二者共同裝配于螺栓之上。

在將主螺帽緊固至預定緊固力矩，螺栓正常工作之后，將鎖定螺帽的尾端往前穿緊固螺帽，當緊固螺帽的前部在緊固螺帽的中部外直徑細齒螺釘上旋緊時，所形成的牽張力會導致鎖定螺帽的后端內部的內錐表面擠壓主螺帽的外側錐表面，給螺栓施加徑向的壓力，使得主螺帽和螺栓互相緊固，以實現防撞。

在接觸網零件中，錐形夾緊自鎖止松緊螺絲已逐步被廣泛采用，例如用于防風拉絲的定位圈;錨結線夾，電連接線夾，套管雙耳等。

2接觸網緊固件防松性能檢測

依據相關研究材料可知，緊固件的預緊力或軸向力、扭矩、摩擦系數等參數直接對螺栓緊固件使用性能造成影響。

依據我國現行的《ISQ 16047》中的定義，螺栓緊固件預應力即為禁錮過程中，作用于螺栓桿部的軸向拉力或連接零件之間的的壓力，被稱之為軸向力F或軸向預緊力，檢測過程中可通過力傳感器對其進行檢測;螺栓扭矩T即為作用于螺母或螺栓頭部分的扭矩，主要包含螺紋扭矩Tth以及支承面摩擦扭矩Tb兩種，可通過扭矩傳感器進行檢測。

螺釘的轉動阻力是由螺釘的摩擦力和螺釘的正向壓比決定的。在進行預壓時，將轉矩轉化為兩個部分：軸向預緊力和摩擦力，其中，摩擦力是最重要的特征。通過對試驗結果的分析，發現螺釘的摩擦因數μ_tot和螺帽、螺桿的支承表面的摩阻因子μth、μb是影響其性能的重要因素。

摩擦因數屬于無量綱數據，在測量時要根據其物性進行計算，其值主要取決于接頭的形式和幾何尺寸。在進行實際的摩擦因數測定時，要求使用1臺傳感器和2臺具有各種轉矩的傳感器，并要求獲得相關管道連接的螺紋中徑、螺距等精確的資料。然后，在保證了摩擦狀態相同的前提下，通過扭轉矩-預緊力來確定該螺釘的摩擦因數。依據克萊曼以及克林的緊固扭矩T計算式：

其中，d2、P、Do、dV分別表示螺紋中徑、螺距、支承面外徑以及螺栓通過墊圈或支承零件的孔徑。

通過緊固扭矩以及預緊力比值可實現計算總摩擦系數的目標，其簡化后的公式為：

其中，Db表示支承面摩擦的有效直徑，其計算式4持續增長 為。

總摩擦系數僅用于不同摩擦條件下螺栓連接副性能的對比，螺紋以及支承面摩擦系數一致這一假定是簡化公式計算的重要前提。

螺紋間摩擦系數μth可通過螺紋扭矩以及預緊力比值進行計算，其公式如下：

在無特殊規定的情況下，預緊力應控制在試驗零件或被試驗零件保證荷載的75%左右，并選取二者中數值較低的一項。

針對支承面摩擦系數μb的計算可通過支承面摩擦扭矩以及預緊力比值進行計算，其公式為：

在螺栓等緊固件擰緊過程中，首先通過力傳感器、扭矩傳感器等測試螺栓的軸向力以及不同部位的扭矩，然后根據相應的計算式計算出螺栓不同位置的摩擦系數。

3總結

綜上所述，摩擦防松是當前電器鐵路接觸網應用較為廣泛的措施，其在實際發展過程中產生多種結構形式，并具備獨特地優勢，可以滿足不同條件下的防松要求。行業技術人員在后續工作過程中應注意繼續加強對相關問題的研究力度，切實保障電氣化鐵路運行安全性。

參考文獻：

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