Các phương pháp nâng cao độ bền mỏi của bu lông ray
Bán kính góc tối đa của ren gốc bu lông ray được xác định bởi hình dạng ren, không thể tăng tùy ý. Để tăng bán kính góc lượn và cải thiện độ bền mỏi của nó, chúng ta phải thay đổi cấu trúc của bu lông và đai ốc. Nhưng do bu lông và đai ốc đường ray được sử dụng rất nhiều, dẫn đến việc thay đổi kết cấu của chúng, chúng ta phải tính đến chi phí sản xuất và xây dựng cao hơn.
3.1 Thay đổi bán kính phụ của bu lông ray
Bán kính tối đa của cấu hình ren đáy hình tam giác phổ biến là 0.14433753375P, với mục đích giữ nguyên cấu hình ren cơ bản không thay đổi, nếu muốn tăng thêm bán kính tối đa, chúng ta có thể thực hiện được thông qua bán kính nhỏ của bu lông cố định, điều đó là để tăng bán kính nhỏ của ren ngoài.
3.2 Biên dạng ren của cả bu lông và đai ốc đều có dạng vòng cung tròn
Với tiền đề là biên dạng ren đai ốc không thay đổi, việc tăng bán kính phi lê của biên dạng ren của gốc bu lông vẫn còn hạn chế. Để giảm hơn nữa nồng độ ứng suất gốc và cải thiện độ bền mỏi của bu lông ray, chúng ta có thể thực hiện bằng cách thay đổi cấu trúc kết nối bu lông, chẳng hạn như sử dụng đai ốc căng, đai ốc có rãnh và đai ốc xiên bên trong, để thay đổi phân bố tải trọng ren. Nhưng những thay đổi trong kết cấu sẽ khiến chi phí sản xuất tăng lên và tiêu thụ bu lông và đai ốc đường ray rất nhiều nên phương pháp này hiếm khi được áp dụng.
Sau khi cắt tăng độ sâu tại vị trí bán kính nhỏ của chân răng thì bán kính phi lê cũng tăng lên. Nếu biên dạng ren của đai ốc được thay đổi đồng thời và khớp với bu lông cũng được thay đổi thành hình cung tròn, điều đó sẽ làm tăng thêm bán kính góc lượn, nhưng chi phí sản xuất đai ốc cũng không tăng. Theo đó, bán kính tối đa phải là Rmax=5Pcos30 độ /16 =0.2706329P. Khi cao độ P=3mm, Rmax=0.8113 8988mm.
Với việc tăng bán kính nhỏ của bu lông, bán kính phi lê của chân bu lông tăng lên rõ ràng. Theo bán kính đó hệ số tập trung ứng suất được tính là 3,14, chênh lệch là 0,67, so với độ tăng của bu lông (R=0,5 mm) thì độ giảm tương đối là khoảng 17,59%. Hệ số tập trung ứng suất rõ ràng đã giảm và nồng độ ứng suất ở gốc bu lông giảm đi đáng kể.
Xét hệ số tập trung ứng suất của bu lông thông thường là R=5.98mm và hệ số tập trung ứng suất là 3,14 khi thay đổi đồng thời biên dạng ren của bu lông và đai ốc thì chênh lệch giữa hai hệ số là 2,84 và mức giảm tương đối là 47,49%. Vì vậy, sự thay đổi về kết cấu đã cải thiện đáng kể độ bền mỏi và tuổi thọ của bu lông đường ray.