Tại sao kích thước ren lại đặt trần tải trước
Tải trước là lực căng mà bu lông mang theo sau khi siết chặt và nó là lực thực sự kẹp tấm chắn cá hoặc vai kẹp. Tải trước có thể sử dụng tối đa bị giới hạn bởi diện tích ứng suất của phần ren, tăng gần bằng bình phương đường kính. Một bu lông M16 có diện tích ứng suất khoảng 157 mm2; một bu lông M36 có diện tích ứng suất khoảng 817 mm2, lớn hơn khoảng 5,2 lần, do đó, với cùng mức sử dụng cường độ kiểm chứng, M36 có thể chịu được tải trước gấp khoảng 5 lần so với M16. Theo số lượng tròn dành cho dịch vụ buộc chặt đường ray, bu lông M16 cấp 8.8 được siết chặt với tải trước trong vùng từ 60 đến 80 kN, trong khi M36 cấp 10.9 có thể được siết chặt tới mức 450 kN. Sự chênh lệch đáng kể giữa các kích thước liền kề: việc chuyển từ M16 lên M20 lên M24 lên M30 sẽ tăng tải trước sẵn có từ 50 đến 70 phần trăm ở mỗi bước, đó là lý do tại sao các khớp nối bản cá kéo{25}nặng chuyển sang M24 trở lên ngay khi tải yêu cầu.
Mô-men xoắn chỉ là phương tiện để tải trước
Trong công việc lắp đặt đường ray, người lắp đặt không thể đo trực tiếp độ căng của bu lông, do đó mô-men xoắn được sử dụng làm đại diện thực tế. Mối quan hệ giữa mô-men xoắn và tải trước bị chi phối bởi bước ren, ma sát ren và ma sát đầu, được tóm tắt trong phương trình mô-men xoắn cổ điển được sử dụng bởi VDI 2230: nguyên tắc chung đối với bu lông thép được bôi trơn thông thường là chỉ khoảng 10 đến 15 phần trăm mô-men xoắn tác dụng trở thành tải trước và phần còn lại được tiêu thụ bởi ma sát. Bởi vì ma sát thay đổi theo lớp phủ, chất bôi trơn và tình trạng bề mặt, cùng một mô-men xoắn có thể tạo ra các tải trước khác nhau trên các bu lông khác nhau; đây là lý do tại sao các giá trị tham chiếu mô-men xoắn luôn được trích dẫn cho trạng thái ma sát xác định và tại sao phải tính đến ảnh hưởng của việc xử lý bề mặt.
Đối với bu lông mạ kẽm-nhúng nóng, hệ số ma sát ren khác biệt đáng kể so với bu lông bôi dầu-màu đen, do đó, mô-men xoắn siết chặt phải được- lấy lại cho trạng thái lớp phủ và bôi trơn thực tế thay vì sao chép từ bảng chung. Trong thực tế, các tổ chức kỹ thuật thiết lập mô-men xoắn lắp đặt bằng cách hiệu chuẩn trên tổ hợp bu lông, đai ốc, vòng đệm và lớp phủ thực tế, đồng thời các giá trị trong bảng tham khảo nhanh bên dưới giả định rằng ren sạch, được bôi dầu nhẹ.
Giá trị tham khảo mô-men xoắn thực tế
Các giá trị sau đây là mômen lắp đặt điển hình cho tấm chắn ray và bu lông buộc chặt ở các cấp độ bền thường được sử dụng, giả sử ren sạch và bôi trơn bình thường; chúng là điểm khởi đầu để hiệu chỉnh, không thay thế cho thông số mô-men xoắn của dự án.
| Chủ đề | Cấp | Phạm vi tải trước điển hình (kN) | Mô-men xoắn siết chặt điển hình (N{0}}m) |
|---|---|---|---|
| M16 | 8.8 | 60-80 | 250-300 |
| M20 | 8.8 | 95-125 | 400-450 |
| M24 | 10.9 | 160-200 | 800-900 |
| M30 | 10.9 | 250-310 | 1500-1600 |
Việc nhảy từ M24 lên M30 gần như tăng gấp đôi mô-men xoắn và tải trước, đó là lý do tại sao phương pháp siết chặt phải thay đổi theo thông số kỹ thuật.
Tại sao cần có cờ lê thủy lực cho M24 trở lên
Cờ lê mô-men xoắn loại nhấp chuột thủ công thường được sử dụng trên đường ray có phạm vi trên thực tế khoảng 400 N-m, thấp hơn mô-men xoắn thiết kế của bu-lông M24 cấp 10,9 ở 800 đến 900 N-m và thấp hơn nhiều so với vùng 1500 N-m của M30. Cố gắng đạt được những giá trị đó bằng tay là không chính xác cũng như không an toàn. Cờ lê mô-men xoắn thủy lực bao phủ phạm vi 500 đến 5000 N{14}}m, tác dụng mô-men xoắn trơn tru mà không gây sốc và giữ giá trị mục tiêu với độ lặp lại thường trong khoảng 5%. Họ cũng loại bỏ yếu tố con người: với một cờ lê thủ công, mỗi người lắp đặt sẽ áp dụng một lực khác nhau và sự phân tán tải trước trên khớp nối bản cá đủ lớn để khiến một số bu lông gần như chùng xuống và những bu lông khác hầu như không chặt. Siết chặt bằng thủy lực, lý tưởng nhất là sau khi kiểm tra mô-men xoắn, giữ cho sự phân tán tải trước ở mức nhỏ và có thể dự đoán được hoạt động của khớp.
Điều gì xảy ra khi sợi chỉ và mô-men xoắn không khớp
-Vặn quá mức một chốt nhỏ là lỗi lắp đặt cổ điển. Bu lông tạo ra phần ren, độ giãn dài vĩnh viễn có nghĩa là tải trước không thể được duy trì và dưới sự rung động khi vận hành, khớp sẽ mất lực kẹp; sau đó bu lông hoạt động dưới sự uốn cong và mỏi và cuối cùng bị gãy, thường là ở sợi ren đầu tiên được gắn vào. Dưới tác động-men xoắn của một bu-lông lớn, khớp nối bị lỏng ngay từ đầu: khe hở tấm cá mở ra và đóng lại dưới mỗi bánh xe, bu-lông nhìn thấy lực cắt và uốn xen kẽ, các đầu ray bị bong ra và hình dạng khớp bị xấu đi. Mối nối bị lỏng theo cách này sẽ tiêu tốn số giờ bảo trì không tương xứng với chiều dài của nó và là nguyên nhân gây ra các khuyết tật ở đầu đường ray-. Cách khắc phục về mặt kỹ thuật luôn giống nhau: chọn kích thước ren sao cho tải trước yêu cầu vừa vặn trong khả năng chịu lực của bu lông và đặt mô-men xoắn để đạt được tải trước mà không vượt quá khoảng 80 đến 90 phần trăm ứng suất thử.
Sợi dài và độ ổn định tải trước trên đường vận chuyển-nặng
Trên các khớp nối chịu tải nặng, độ dài của ren bị kẹt cũng rất quan trọng. Việc gắn ren dài hơn sẽ làm tăng số lượng ren được tải, phân bổ tải đều hơn, giảm sự tập trung ứng suất ở sợi đầu tiên và giảm ứng suất cắt trên một đơn vị chiều dài tham gia. Bu lông có phần ren dài hơn cũng chịu được lực đàn hồi cao hơn, giúp khớp giữ tải trước qua các chu kỳ nhiệt độ và tác động lặp đi lặp lại. Đây là lý do kỹ thuật tại sao bu lông tấm chắn-nặng được chỉ định với chiều dài ren dài hơn và tại sao việc thay thế bằng bu lông ô tô-có ren ngắn không bao giờ được chấp nhận trong dịch vụ đường ray.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao tải trước lại quan trọng hơn mô-men xoắn?
Bởi vì tải trước là lực kẹp thực tế giữ cho mối nối được chặt và các bộ phận không bị xê dịch; mô-men xoắn chỉ là một cách thực tế để tạo ra tải trước và cùng một mô-men xoắn có thể tạo ra các tải trước khác nhau trong các điều kiện ma sát khác nhau.
Mômen xoắn cần thiết cho bu lông ray M24 cấp 10.9 là bao nhiêu?
Mô-men xoắn lắp đặt điển hình nằm trong khoảng từ 800 đến 900 N-m khi bôi trơn thông thường, tạo ra tải trước khoảng 160 đến 200 kN; giá trị phải được hiệu chỉnh cho lớp phủ và chất bôi trơn thực tế.
Cờ lê lực bằng tay có thể siết chặt bu lông M30 một cách chính xác không?
Không. Mô-men xoắn thiết kế của bu-lông M30 cấp 10.9 là khoảng 1500 N-m trở lên, vượt xa phạm vi thực tế của cờ lê-cầm tay; cần phải có cờ lê mô-men xoắn thủy lực.
Tại sao bu lông mạ kẽm cần các giá trị mô-men xoắn khác nhau?
Bởi vì lớp kẽm làm thay đổi hệ số ma sát ren, và do đó thay đổi phần mô-men xoắn chuyển thành tải trước; mô-men xoắn siết chặt phải được điều chỉnh lại- phù hợp với điều kiện bề mặt mạ kẽm, thường là với các ren được bôi trơn.
Điều gì xảy ra nếu bu-lông được siết chặt quá năng suất?
Bu lông bị kéo căng vĩnh viễn, tải trước giảm xuống dưới giá trị thiết kế và khi rung, khớp sẽ lỏng ra; Sau đó, bu lông mang theo chu kỳ mỏi khi uốn và thường bị hỏng ở gốc ren.
Tải trước chính xác được xác minh trên trang web như thế nào?
Với việc kiểm tra mô-men xoắn bằng cách sử dụng cờ lê đã hiệu chỉnh, bằng cách đo góc quay bổ sung hoặc bằng chỉ báo lực căng trực tiếp chẳng hạn như vòng đệm-chỉ báo tải; tiêu chí chấp nhận là tải trước trong dải được chỉ định, không chỉ đơn giản là số đọc cờ lê.