高速動車組轉向架螺栓防松技術研究

王偉楠

（吉林鐵道職業技術學院，吉林 吉林 132002）

1 高速動車組轉向架螺栓防松重要性

加固側架防止磨耗板斷裂，高速動車轉向架立柱磨耗板是通過折頭螺栓、墊圈和防松螺母與側架連接在一起的，立柱磨耗板的狀態對車輛運行中轉向架的性能起著重要的作用，立柱磨耗板裂損將導致斜楔主摩擦面損傷，摩擦副性能降低，甚至失效，致使車輛動力性能降低，造成車輛運輸安全隱患。

加固側架防止磨耗板磨耗，高速動車轉向架側架立柱面與磨耗板接觸狀態不良是發生磨耗板裂損的重要原因。在實際生產中，部分工廠為了保證側架立柱面的平面度和側架的組裝質量，對側架立柱面進行了加工。一些運用部門對側架立柱面上的鑄造凸起進行了打磨，以滿足磨耗板與側架立柱四周的接觸符合要求，但是磨耗板與側架立柱中間出現間隙，此處的間隙很難被發現和檢查測量。車輛落成后，車體的部分自重、重載和車輛動載荷等通過斜楔作用到磨耗板上，兩者疊加，造成磨耗板裂損。這是磨耗板裂損的重要原因。

加固減振內簧防止折斷，在檢修過程中分解枕簧時發現，減振內彈簧折斷較多，且裂紋和折損多發生在減振內彈簧下面至1～2 圈內，裂紋一般自簧圈內側開始，斷口全為新痕。

2 高速動車組轉向架螺栓防松技術

2.1 防松失效的主要形式

對轉向架部件的螺紋聯接來說，引起螺紋聯接失效的形式有如下幾種：

（1）聯接面變形產生松動。①螺栓頭或螺母支撐面的接觸壓強很大時，或者被聯接件的表面剛度較小，被聯接件的表面在螺栓頭部或螺母的壓緊作用下會產生環狀壓陷。繼續使用過程中，由于塑性變形繼續發生，聯接的預緊力也會降低。②螺母自動回轉引起的松動，動車組轉向架在較高速度的持續運行中，由于受長期變載、振動及沖擊，或者受環境溫度的升高、降低等條件影響，螺紋副的摩擦系數隨之變化，螺紋副和螺母支撐面處的摩擦力有時會瞬間消失，螺紋副無法滿足自鎖條件而使螺紋副間產生相對滑動，導致螺母回轉，多次重復以后就會產生松動。

（2）螺栓防松方法及應用?？刂祁A緊力。預緊可以提高螺栓聯接的可靠性、防松能力及螺栓的疲勞強度，增強螺栓聯接的緊密型和剛性。因此，在轉向架部件組裝時，控制安裝預緊力是防止螺紋緊固件松動的經濟有效措施之一，這種方法利用螺紋的自鎖條件，不需要對螺栓、螺母結構做任何改動，通過保證合適的預緊力來防止螺栓聯接松動。

（3）定期計量要求。指針式扭力扳手、數顯式扭力扳手等屬于精密器具，內部結構較復雜，即使長期放置不使用，其內部也會產生諸如老化、卡滯、銹蝕等變化，導致扭矩顯示出現偏差，因此，扭矩扳手在使用前和使用一段時間后（通常半年左右），必須按期送至專業計量檢定部門進行校準，確保工具處于正常狀態，否則力矩就會出現偏差。

（4）扭力扳手的選用。根據扳手的特性，緊固對象的扭力值應在扳手最大量程的20%~100%以內。因為扭矩扳手的指針在0~20%之間時，扳手內部彈簧剛開始發生形變，此處的扭矩值不穩定。以量程為320N·m 的扭力扳手為例，其使用范圍應為320×20%～320N·m=64～320N·m。

（5）摩擦防松法。摩擦防松法是通過聯接預緊的方式使擰緊的螺紋副之間存在一定的軸向壓力而保持一定的有摩擦阻力矩而達到防止聯接松脫的目的。常用的摩擦防松法主要包含如下幾種：彈簧墊圈防松。螺母擰緊后，壓平墊圈產生的彈性反力使旋合螺紋間壓緊，同時墊圈斜口的尖端抵住螺母與被聯接件間的支承面，也起到防松的作用。此方法結構簡單，使用方便，在轉向架螺栓聯接中應用廣泛，但缺點是墊圈彈力不均，在受到重載、交變載荷沖擊下，防松效果一般。因此，在采用彈簧墊圈的同時，一般還附加彈性鋼絲輔助防松。

（6）雙螺母防松。兩螺母對頂擰緊，使旋合螺紋間始終受附加壓力和摩擦力作用。工作載荷變動時，該摩擦力始終存在，下螺母受力較小，可薄些。此方法結構簡單，適用于平穩、低速、重載等固定裝置上的聯接，但因為安裝、拆卸等較單螺母結構復雜，且占用空間較大，在動車組轉向架上應用較少，而在客車、機車等轉向架上應用較多。

（7）自鎖螺母。動車組轉向架聯軸節安裝螺栓采用了一種類似于自鎖機構的螺母，墊圈與螺母聯接部位設計了斜形配合面，首先施加扭力緊固螺母，然后對螺母施加反向力矩，通過墊圈與螺母之間斜形金屬的壓緊產生對螺母的軸向反作用力，從而達到防松的目的。

（8）機械防松。機械防松的原理是通過金屬止動零件阻止螺栓與螺母之間的相對轉動。止轉墊片，止動墊片其結構簡單可靠，但墊片只能一次性使用。主要形式有舌簧墊圈、止動墊圈等。.開口銷及開槽螺母，螺母擰緊后將開口銷穿入螺紋尾部小孔或螺母的槽內，并將開口銷尾扳開與螺母側面貼緊，從而起到防止松動的作用，其防松效果良好，可承受較大的載荷沖擊。串聯鋼絲將低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內，將各螺栓串聯，使其相互制動，從而預防松動。鋼絲防松結構簡單，可直接通過檢查鐵絲的狀態來判斷螺栓是否松動，轉向架上一般采用串聯鋼絲與彈簧墊圈組合的防松方式，以確保螺栓在安裝后長期運行中的可靠性。機械防松因其結構簡單、可靠的優點，已成為目前動車組轉向架螺栓防松的主要方式。

（9）不可拆卸防松方法。通指采用沖鉚、焊接、膠粘等方式，消除螺紋副相對運動關系，使其變成非運動副，防松性能好，但操作繁瑣，受人為因素影響大，且不可拆卸，因動車組轉向架大部分部件需拆卸檢修，故該方法在轉向架上很少應用。

3 高速動車組轉向架螺栓緊固防松注意事項

（1）檢修工藝執行不徹底。段規及檢查工藝對彈簧的檢修要求是彈簧折斷、圓鋼直徑腐蝕磨耗大于8%以及自由高小于規定限度時更換，結果工作者只注重檢測彈簧高度，而忽略對彈簧其他部位的檢查；由于減振內圓彈簧的自由高較大，彈簧內徑、間隙較小，彈簧內側易出現死角以及表面的瀝青漆，往往造成彈簧內側裂紋等缺陷不易被發現、檢修時漏檢、運行中就減振內圓彈簧折斷。

（2）工藝缺陷。從折斷的內彈簧斷口可以看出，在簧圈由圓截面過渡到矩形截面處存在著凸臺及不平現象。其根源為內彈簧卷制時，端部支撐圈和工作圈表面不光滑，有毛刺、劃傷、刻痕、裂紋、折疊、尖銳邊緣和夾具傷痕，彈簧支撐圈端部與工作圈之間的間隙太大，運用過程中端頭和工作圈之間磨耗產生溝槽，在運用中極易產生應力集中，導致產生裂紋而折損。

（3）存在卡阻現象。轉向架檢修后進行落成交驗時，經常發現枕簧沒有完全入槽，即搖枕兩端彈簧定位圓臍沒有落入減振內彈簧之內，減振外彈簧傾斜搭在承載彈簧臺擋邊上，出現了卡阻現象。因定位圓臍和彈簧擋邊結構的特殊性，卡阻現象如不能及時發現和處理，在全車落成后很難自然復位，導致內彈簧外徑與外彈簧內徑之間的磨耗加劇，從而使強度較低的內彈簧首先折斷。

（4）應對措施。嚴格執行檢修工藝，加大檢修力度，要重點檢查圓鋼螺旋彈簧內側，防患于未然；提高新造彈簧質量，不允許有刻痕、裂紋、褶疊、麻斑等缺陷；完善熱處理工藝，防止彈簧過硬、過脆；對減振彈簧進行拋丸處理，拋丸處理后能夠消除毛刺、劃傷、刻痕、裂紋、折疊、尖銳邊緣和夾具傷痕，使其表層的組織結構得到強化，從而提高其耐疲勞和抗應力腐蝕開裂性能，檢修合格的彈簧，其表面需清理干凈，并涂防銹漆；嚴格執行工藝標準，即同一轉向架同型圓柱彈簧自由 高之差不得大于3mm，同一側架上同型內彈簧或同型外彈簧自由高之差不得大于2mm。在落車后空車狀態下，應保證轉向架搖枕兩端彈簧定位圓臍落入減振內彈簧之中，不允許存在卡阻現象。