摘要:目前我国铁路对弓网运行安全影响较大的接触网关键零部件普遍采用了M8~M20规格的螺栓连接方式,由于数量众多且安装在动车组运行线路上方,处于频繁振动工况,螺母一旦松动会成为对铁路供电可靠性和行车安全影响较大的问题,零部件防松安全技术不容忽视。
关键词:接触网;防松;零部件
中***分类号:F540.3 文献标识码:A
1.接触网防松技术的应用归类
就国内外现有的接触网防松技术而言,按需求和应用可归类为:(1)用于振动频繁的接触悬种线夹上,如吊弦线夹、定位线夹、接触线巾心锚结线夹等,由于事关动车组受电弓运行安要求螺母轻薄、防松性能好,并日方便安装和更换:(2)用于腕臂、定位、下锚装置等结构零部件处,要求强度大、紧固力矩大及防松防脱性能兼顾。
2. 国内接触网防松技术及改进方案
目前我国铁路接触网零部件普遍采用的防松措施有:(1)摩擦防松类的双螺母、单螺母、非金属嵌件锁紧螺母等;(2)机械防松类的止动垫片和螺栓销等。
双螺母主要用于接触网腕臂底座固定、腕臂与棒形绝缘子的固定连接,以及接触网各结构件之间的连接和固定:单螺母方式用于杯口螺栓紧固。由于这些应用位置并非是振动频繁的零部件,故这两种防松方式在接触网运行过程中松动、失效的概率较小。非金属嵌件锁紧螺母已开始应用在个别铁路项日的接触州定位器限位支座处,螺母上端嵌入一个尼龙圈,弹性极佳的尼龙与螺栓形成稳定的摩擦阻力,达到可靠的锁紧且可多次重复装拆使用。该锁紧螺母投入接触网使用时间较短,目前尚无明效实例,需进一步观察尼龙嵌件的耐久性能。
利用双螺母互相牵引螺纹并且接触面咬合在一起, 效果很好,但是螺丝要预留足够长度。 两个螺母对顶拧紧,使螺栓在旋合段内受拉而螺母受压,构成螺纹联接副纵向压紧。正确的安装方法为:先用规定的拧紧力矩的80%拧紧下面的螺母,再用100%的拧紧力矩拧紧上面的螺母;下面的螺母螺纹牙只受对顶力,其高度可以减小,一般用薄螺母;而上面的螺母用标准螺母;有的为防止装错和保证下面的螺母有足够的强度,则采用两个等高的螺母该结构简单、防松效果好、成本低、质量大,多用于低速重载或载荷平稳的场合,如钢支柱地角螺栓使用两个等高的螺母。京九线腕臂与瓷瓶连接处抱箍紧固螺栓使用双螺母防松, 并且有一个薄螺母,但是检修中发现很多将薄螺母按照在上面的错误现象。
止动挚片属于机械防松类.是目前接触网关键零部件的主要防松措施,且使用数量较大。止动垫片分单螺栓单止动垫片、双或三螺栓互止动垫片等。目前止动垫片在设计、安装等方面尚存在一些局跟性和适应性问题:(1)止动垫片与零部件设计不配套问题。单螺栓单止动垫片的翼片需要弯折至零部件的侧边上,要求螺栓孔距离零部件边缘比较近,当零部件外轮廓尺寸较大或翼片偏短时,翼片不易弯折,止动垫片形同虚设。另外,由于大部分接触网零部件的外部轮廓呈不规则形状,当翼片处于零部件圆弧外形侧边,且止动方向与螺母松动回旋不匹配时,则很难起到止动防松作用。
在OCS-2、OCS-3电气化铁路接触网装备暂行技术条件中,提出在下列情况下宜采用止动挚片的防松措施:①当螺栓孔边缘的零部件本体处具有直线段外形结构时;②当零部件本体的同一平面上具有2个及2个以上螺栓连接时。当零部件的结构不满足①、②要求时.应采用其它可靠的防松措施。
当施工人员利用扭力扳手拧紧螺母时,需要兼顾动挚片的对位问题,即止动垫片的翼片弯折后与六角螺母或零部件的侧边重台,这在实际操作中有一定难度。
目前我国铁路行业内已经开始着手对现有防松措施进行自主创新或改进,已知的防松改进方案有:(1)锥压抱紧式防松螺母,为一种全金属嵌套的锁紧螺母,由主螺母及锁紧螺母组成,但是尺寸较长难以应用在吊弦线夹、定位线夹处;(2)改进型单螺栓止动垫片,通过改变翼片形状与零部件侧边轮廓吻合,或采取翼片事先成形与零部件或六角螺母吻合的方式,降低施工难度。
3. 国外接触网防松技术
日本新干线接触网普遍采用扣紧螺母,这种单扣弹性锁紧螺母的重量只有普通螺母的30%,可在振动频繁的线夹类零部件上***使用,不仅减轻了接触导线上的附加负载.而且有助于避免极端天气情况下(如大风、地震等)线夹偏斜打弓事故。
法国铁路TGV接触网采用了一种ERM特制螺母。ERM制锁螺母可以看作是摩擦防松娄的带弹性垫圈的全金属锁紧螺母,通过轴向压力压紧螺纹副来实现阻止螺纹副在振动环境下的相对转动。
ERM制锁螺母的优点是可重复使用.对螺栓硬度、螺纹精度及紧固力矩等要求同普通螺母无异,但能有效增大螺纹副的摩擦力.具有良好防松性能。由于ERM制锁螺母的长度较普通螺母长.法国接触网的吊弦线夹、定位线夹没有采用这种防松螺母,而是采用了无螺栓型线夹以避免线夹偏斜打弓。日本新干线接触网能够***使用扣紧螺母的前提是线央本体有内螺纹.螺栓与线夹本体已构成一对螺纹副.在拧紧螺栓后用手旋上一个扣紧螺母,再用扳手旋紧60。~90。即可,松开扣紧螺母时.应先再拧紧螺栓,使扣紧螺母与线夹本体之问产生间隙,才能退出扣紧螺母,以免划伤的螺纹。
4. 国内外防松技术的对比分析
对国内外现有的几种接触网关键雩部件防松技术,按线夹类和结构连接类分别进行防松性能及适用性的对比分析。根据对比分析可以得出初步结论:(1)对于接触悬挂各种线夹,可以考虑采用扣紧螺母,或采用改进型止动垫片;(2)对于备类结构连接零部件处.可以考虑采用ERM制锁螺母.或采用主螺母+扣紧螺母的组合形式。我国扣紧螺母采用材料为65Mn弹簧制.执行国家标准GB805-1988,一般在般螺母紧固结构中作为副螺母使用,其作用是背紧在主螺母上防止螺母松脱。应参照日本新十线经验研究扣紧螺母在接触网系统的应用价值。
5.开展接触网防松对比试验的建议
七年前铁路行业部门曾按GBl0431—89《紧固件横向振动试验方法》进行过接触网防松螺母的横向振动试验及轴力测试,结果表明样品中金属嵌件式防松螺母100%符合技术要求,尼龙嵌件式防松螺母次之,其余变牙型防松螺母则不甚理想。建议按照TBT2073—2010及GBT10431.2008规定的振幅0.1d、频率10Hz,振动1200次,紧固1次及5次拆装后,残余轴力与初始轴力之比不低于70%等要求,继续对ERM制锁螺母、扣紧螺母、锥压抱紧式防松螺母及改进型止动垫片等进行专项防松对比试验工作,根据试验结果完善我国高铁接触网零部件防松技术。
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