魏海霞+于孟+端木偉

摘要：螺栓聯(lián)接在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)與制造中得到了普遍的應(yīng)用。文章介紹了動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架螺栓聯(lián)接的幾種失效形式，結(jié)合螺栓防松原理，從多種工藝途徑闡述了螺栓防松技術(shù)在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組；轉(zhuǎn)向架；螺栓聯(lián)接；防松技術(shù)

中圖分類號(hào)：U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）07-0111-03

1 概述

螺栓聯(lián)接因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、制造拆裝方便，具有多次重復(fù)使用的特點(diǎn)，在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)與制造中得到了普遍的應(yīng)用。轉(zhuǎn)向架作為動(dòng)車組中最重要的組成之一，一個(gè)小小的螺栓松動(dòng)就可能對(duì)整車的安全運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。筆者作為一名轉(zhuǎn)向架工藝師，以某型動(dòng)車組為例，結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，簡要探討一下動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架中對(duì)于螺栓防松技術(shù)的應(yīng)用情況。

2 防松失效的主要形式

對(duì)轉(zhuǎn)向架部件的螺紋聯(lián)接來說，引起螺紋聯(lián)接失效的形式一般有如下幾種：

2.1 聯(lián)接面變形產(chǎn)生松動(dòng)

螺栓頭或螺母支撐面的接觸壓強(qiáng)很大時(shí)，或者被聯(lián)接件的表面剛度較小，被聯(lián)接件的表面在螺栓頭部或螺母的壓緊作用下會(huì)產(chǎn)生環(huán)狀壓陷。繼續(xù)使用過程中，由于塑性變形繼續(xù)發(fā)生，緊固長度內(nèi)螺栓的拉伸力減小，螺母不回轉(zhuǎn)，聯(lián)接的預(yù)緊力也會(huì)降低。

2.2 螺母自動(dòng)回轉(zhuǎn)引起的松動(dòng)

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架在較高速度的持續(xù)運(yùn)行中，由于受長期變載、振動(dòng)及沖擊，或者受環(huán)境溫度的升高、降低等條件影響，螺紋副的摩擦系數(shù)隨之變化，螺紋副和螺母支撐面處的摩擦力有時(shí)會(huì)瞬間消失，螺紋副無法滿足自鎖條件而使螺紋副間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致螺母回轉(zhuǎn)，多次重復(fù)以后就會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)。

3 螺栓防松方法及應(yīng)用

3.1 控制預(yù)緊力

預(yù)緊可以提高螺栓聯(lián)接的可靠性、防松能力及螺栓的疲勞強(qiáng)度，增強(qiáng)螺栓聯(lián)接的緊密型和剛性。因此，在轉(zhuǎn)向架部件組裝時(shí)，控制安裝預(yù)緊力是防止螺紋緊固件松動(dòng)的經(jīng)濟(jì)有效措施之一，這種方法利用螺紋的自鎖條件，不需要對(duì)螺栓、螺母結(jié)構(gòu)做任何改動(dòng)，通過保證合適的預(yù)緊力來防止螺栓聯(lián)接松動(dòng)。在CRH2型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架各部件組裝作業(yè)中，除了管卡座組裝作業(yè)以外，均采用控制預(yù)緊力的方式。根據(jù)緊固部件設(shè)計(jì)相應(yīng)的扭矩值，實(shí)施時(shí)采用通用或?qū)Ｓ门ちΠ馐诌M(jìn)行扭矩確認(rèn)來控制預(yù)緊力。在使用扭力扳手時(shí)，一般采用如下手段來控制預(yù)緊力。

3.1.1 定期計(jì)量要求。指針式扭力扳手、數(shù)顯式扭力扳手等屬于精密器具，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，即使長期放置不使用，其內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生諸如老化、卡滯、銹蝕等變化，導(dǎo)致扭矩顯示出現(xiàn)偏差，因此，扭矩扳手在使用前和使用一段時(shí)間后（通常半年左右），必須按期送至專業(yè)計(jì)量檢定部門進(jìn)行校準(zhǔn)，確保工具處于正常狀態(tài)，否則力矩就會(huì)出現(xiàn)偏差。

3.1.2 扭力扳手的選用。根據(jù)扳手的特性，緊固對(duì)象的扭力值應(yīng)在扳手最大量程的20%到100%以內(nèi)。因?yàn)榕ぞ匕馐值闹羔樤?到20%之間時(shí)，扳手內(nèi)部彈簧剛開始發(fā)生形變，此處的扭矩值不穩(wěn)定。以量程為320N.m的扭力扳手為例，其使用范圍應(yīng)為320×20%～320N.m=64～320N.m。

3.1.3 扭力扳手的使用規(guī)則：

（1）正確的施力點(diǎn)。應(yīng)保證扳手手柄長度方向和螺栓軸線垂直，偏差不大于3°，施力方向與扳手手柄長度方向垂直，偏差不大于10°如圖1、圖2所示。

圖1 扭矩扳手放置位置

圖2 扭矩扳手施力方向

（2）正確的施力方向。在向扭矩扳手施加力矩的過程中，除了要保證施力過程平穩(wěn)外，還應(yīng)注意將施力點(diǎn)放置在扳手手柄中心，如圖3所示。

圖3 扭矩扳手施力點(diǎn)的選擇

3.1.4 正確的扭力緊固順序。成組螺栓、螺母擰緊時(shí)，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接件的形狀和螺栓的分布情況，按一定順序分幾次擰緊（一般為2～3次）。長方形布置的成組螺栓或螺母，擰緊時(shí)應(yīng)從中間開始，逐漸向兩邊對(duì)稱地?cái)U(kuò)展，圓形或方形布置的成組螺栓或螺母，應(yīng)對(duì)稱擰緊。

3.1.5 做好緊固標(biāo)記及防松標(biāo)記。在螺栓擰緊過程中，為了不出現(xiàn)漏緊等問題，在螺栓施加預(yù)緊力后，要求使用油漆標(biāo)記筆在規(guī)定位置做好標(biāo)記，確保不出現(xiàn)漏緊或隨意變動(dòng)。在實(shí)施最終力矩緊固后，還需涂打防松標(biāo)記，防松標(biāo)記作為螺栓聯(lián)接是否發(fā)生松動(dòng)的重要檢查手段，在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架組裝中得到了廣泛應(yīng)用。

3.1.6 潤滑油脂的使用。試驗(yàn)證明，在螺栓組裝之前，對(duì)螺栓螺紋部位涂抹一定的潤滑油脂，不但可以保護(hù)螺栓聯(lián)接時(shí)不對(duì)螺紋牙型造成損壞，還在一定程度上可以降低扳手力矩，改善螺栓承載狀態(tài)。在轉(zhuǎn)向架上，潤滑油脂一般用于無螺母的螺栓聯(lián)接。

3.2 摩擦防松法

摩擦防松法是通過聯(lián)接預(yù)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(dá)到防止聯(lián)接松脫的目的。常用的摩擦防松法主要包含如下幾種：

3.2.1 彈簧墊圈防松。螺母擰緊后，壓平墊圈產(chǎn)生的彈性反力使旋合螺紋間壓緊，同時(shí)墊圈斜口的尖端抵住螺母與被聯(lián)接件間的支承面，也起到防松的作用，見圖4所示。此方法結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在轉(zhuǎn)向架螺栓聯(lián)接中應(yīng)用廣泛，但缺點(diǎn)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(shí)，一般還附加彈性鋼絲輔助防松（見3.3.3條）。

圖4 彈簧墊圈防松 圖5 雙螺母防松

3.2.2 雙螺母防松。兩螺母對(duì)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(dòng)時(shí)，該摩擦力始終存在，下螺母受力較小，可薄些。此方法結(jié)構(gòu)簡單，適用于平穩(wěn)、低速、重載等固定裝置上的聯(lián)接，但因?yàn)榘惭b、拆卸等較單螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且占用空間較大，在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架上應(yīng)用較少，而在客車、機(jī)車等轉(zhuǎn)向架上應(yīng)用較多。見圖5。

3.2.3 自鎖螺母：

圖6 自鎖螺母endprint

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架聯(lián)軸節(jié)安裝螺栓采用了一種類似于自鎖機(jī)構(gòu)的螺母，墊圈與螺母聯(lián)接部位設(shè)計(jì)了斜形配合面，首先施加扭力緊固螺母，然后對(duì)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(chǎn)生對(duì)螺母的軸向反作用力，從而達(dá)到防松的目的。

3.3 機(jī)械防松

機(jī)械防松的原理是通過金屬止動(dòng)零件阻止螺栓與螺母之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向架上的主要應(yīng)用有如下幾個(gè)方面。

3.3.1 止轉(zhuǎn)墊片。止動(dòng)墊片其結(jié)構(gòu)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(dòng)墊圈等，見圖7。

圖7 舌簧墊圈、止轉(zhuǎn)墊圈

3.3.2 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(nèi)，并將開口銷尾扳開與螺母側(cè)面貼緊，從而起到防止松動(dòng)的作用，其防松效果良好，可承受較大的載荷沖擊。

3.3.3 串聯(lián)鋼絲。將低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺栓串聯(lián)，使其相互制動(dòng)，從而預(yù)防松動(dòng)。鋼絲防松結(jié)構(gòu)簡單，可直接通過檢查鐵絲的狀態(tài)來判斷螺栓是否松動(dòng)，轉(zhuǎn)向架上一般采用串聯(lián)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(yùn)行中的可靠性。

機(jī)械防松因其結(jié)構(gòu)簡單、可靠的優(yōu)點(diǎn)，已成為目前動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架螺栓防松的主要方式。

3.4 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(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使其變成非運(yùn)動(dòng)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(dòng)車組轉(zhuǎn)向架大部分部件需拆卸檢修，故該方法在轉(zhuǎn)向架上很少應(yīng)用。

3.5 螺紋鎖固劑的使用

螺紋鎖固劑主要指將螺栓、螺母清洗干凈后使用鎖固膠涂抹于螺紋聯(lián)接處，具有液體凝固后自動(dòng)防松的特點(diǎn)，一般應(yīng)用于后期拆卸少的小尺寸螺栓，在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架上暫時(shí)沒有應(yīng)用，但在某些地鐵、客車轉(zhuǎn)向架上該防松方法得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語

轉(zhuǎn)向架作為動(dòng)車組的行走部，其重要性尤為突出。作為各部件組裝的主要聯(lián)接方式，國內(nèi)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的螺栓防松技術(shù)還有很大的提升空間。隨著國家科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相信越來越多新型的螺栓防松方法將會(huì)逐步出現(xiàn)在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架制造上，從而為人們提供更為舒適、安全的動(dòng)車組產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚敏茹.螺紋聯(lián)接防松技術(shù)的研究應(yīng)用與發(fā)展

[J].機(jī)械加工工藝與裝備，2006，（6）.

[2] 侯亞萍.螺紋聯(lián)接的防松方法[J].機(jī)械工程師，

2010，（7）.

[3] 彭磊.聯(lián)接螺栓的預(yù)緊力和防松[J].船舶，

2009，（10）.

[4] 205工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).預(yù)置式扭力扳手使用指南（Q/

SF65-077-2011）[S].2011，8.

[5] 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織.螺釘和螺母用裝配工具手動(dòng)扭矩

工具設(shè)計(jì)合格試驗(yàn)，質(zhì)量合格試驗(yàn)的技術(shù)條件和試

驗(yàn)方法及檢定程序（ISO6789-2003）（英文）[S].

[6] 華軍.螺紋潤滑狀態(tài)改變對(duì)螺栓預(yù)緊力矩影響的分

析[J].機(jī)械車輛工藝，2009，12.

作者簡介：魏海霞（1973—），女，甘肅蘭州人，中國南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司工程師，研究方向：高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修方面。endprint

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架聯(lián)軸節(jié)安裝螺栓采用了一種類似于自鎖機(jī)構(gòu)的螺母，墊圈與螺母聯(lián)接部位設(shè)計(jì)了斜形配合面，首先施加扭力緊固螺母，然后對(duì)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(chǎn)生對(duì)螺母的軸向反作用力，從而達(dá)到防松的目的。

3.3 機(jī)械防松

機(jī)械防松的原理是通過金屬止動(dòng)零件阻止螺栓與螺母之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向架上的主要應(yīng)用有如下幾個(gè)方面。

3.3.1 止轉(zhuǎn)墊片。止動(dòng)墊片其結(jié)構(gòu)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(dòng)墊圈等，見圖7。

圖7 舌簧墊圈、止轉(zhuǎn)墊圈

3.3.2 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(nèi)，并將開口銷尾扳開與螺母側(cè)面貼緊，從而起到防止松動(dòng)的作用，其防松效果良好，可承受較大的載荷沖擊。

3.3.3 串聯(lián)鋼絲。將低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺栓串聯(lián)，使其相互制動(dòng)，從而預(yù)防松動(dòng)。鋼絲防松結(jié)構(gòu)簡單，可直接通過檢查鐵絲的狀態(tài)來判斷螺栓是否松動(dòng)，轉(zhuǎn)向架上一般采用串聯(lián)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(yùn)行中的可靠性。

機(jī)械防松因其結(jié)構(gòu)簡單、可靠的優(yōu)點(diǎn)，已成為目前動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架螺栓防松的主要方式。

3.4 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(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使其變成非運(yùn)動(dòng)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(dòng)車組轉(zhuǎn)向架大部分部件需拆卸檢修，故該方法在轉(zhuǎn)向架上很少應(yīng)用。

3.5 螺紋鎖固劑的使用

螺紋鎖固劑主要指將螺栓、螺母清洗干凈后使用鎖固膠涂抹于螺紋聯(lián)接處，具有液體凝固后自動(dòng)防松的特點(diǎn)，一般應(yīng)用于后期拆卸少的小尺寸螺栓，在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架上暫時(shí)沒有應(yīng)用，但在某些地鐵、客車轉(zhuǎn)向架上該防松方法得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語

轉(zhuǎn)向架作為動(dòng)車組的行走部，其重要性尤為突出。作為各部件組裝的主要聯(lián)接方式，國內(nèi)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的螺栓防松技術(shù)還有很大的提升空間。隨著國家科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相信越來越多新型的螺栓防松方法將會(huì)逐步出現(xiàn)在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架制造上，從而為人們提供更為舒適、安全的動(dòng)車組產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚敏茹.螺紋聯(lián)接防松技術(shù)的研究應(yīng)用與發(fā)展

[J].機(jī)械加工工藝與裝備，2006，（6）.

[2] 侯亞萍.螺紋聯(lián)接的防松方法[J].機(jī)械工程師，

2010，（7）.

[3] 彭磊.聯(lián)接螺栓的預(yù)緊力和防松[J].船舶，

2009，（10）.

[4] 205工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).預(yù)置式扭力扳手使用指南（Q/

SF65-077-2011）[S].2011，8.

[5] 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織.螺釘和螺母用裝配工具手動(dòng)扭矩

工具設(shè)計(jì)合格試驗(yàn)，質(zhì)量合格試驗(yàn)的技術(shù)條件和試

驗(yàn)方法及檢定程序（ISO6789-2003）（英文）[S].

[6] 華軍.螺紋潤滑狀態(tài)改變對(duì)螺栓預(yù)緊力矩影響的分

析[J].機(jī)械車輛工藝，2009，12.

作者簡介：魏海霞（1973—），女，甘肅蘭州人，中國南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司工程師，研究方向：高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修方面。endprint

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架聯(lián)軸節(jié)安裝螺栓采用了一種類似于自鎖機(jī)構(gòu)的螺母，墊圈與螺母聯(lián)接部位設(shè)計(jì)了斜形配合面，首先施加扭力緊固螺母，然后對(duì)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(chǎn)生對(duì)螺母的軸向反作用力，從而達(dá)到防松的目的。

3.3 機(jī)械防松

機(jī)械防松的原理是通過金屬止動(dòng)零件阻止螺栓與螺母之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向架上的主要應(yīng)用有如下幾個(gè)方面。

3.3.1 止轉(zhuǎn)墊片。止動(dòng)墊片其結(jié)構(gòu)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(dòng)墊圈等，見圖7。

圖7 舌簧墊圈、止轉(zhuǎn)墊圈

3.3.2 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(nèi)，并將開口銷尾扳開與螺母側(cè)面貼緊，從而起到防止松動(dòng)的作用，其防松效果良好，可承受較大的載荷沖擊。

3.3.3 串聯(lián)鋼絲。將低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺栓串聯(lián)，使其相互制動(dòng)，從而預(yù)防松動(dòng)。鋼絲防松結(jié)構(gòu)簡單，可直接通過檢查鐵絲的狀態(tài)來判斷螺栓是否松動(dòng)，轉(zhuǎn)向架上一般采用串聯(lián)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(yùn)行中的可靠性。

機(jī)械防松因其結(jié)構(gòu)簡單、可靠的優(yōu)點(diǎn)，已成為目前動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架螺栓防松的主要方式。

3.4 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(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使其變成非運(yùn)動(dòng)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(dòng)車組轉(zhuǎn)向架大部分部件需拆卸檢修，故該方法在轉(zhuǎn)向架上很少應(yīng)用。

3.5 螺紋鎖固劑的使用

螺紋鎖固劑主要指將螺栓、螺母清洗干凈后使用鎖固膠涂抹于螺紋聯(lián)接處，具有液體凝固后自動(dòng)防松的特點(diǎn)，一般應(yīng)用于后期拆卸少的小尺寸螺栓，在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架上暫時(shí)沒有應(yīng)用，但在某些地鐵、客車轉(zhuǎn)向架上該防松方法得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語

轉(zhuǎn)向架作為動(dòng)車組的行走部，其重要性尤為突出。作為各部件組裝的主要聯(lián)接方式，國內(nèi)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的螺栓防松技術(shù)還有很大的提升空間。隨著國家科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相信越來越多新型的螺栓防松方法將會(huì)逐步出現(xiàn)在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架制造上，從而為人們提供更為舒適、安全的動(dòng)車組產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚敏茹.螺紋聯(lián)接防松技術(shù)的研究應(yīng)用與發(fā)展

[J].機(jī)械加工工藝與裝備，2006，（6）.

[2] 侯亞萍.螺紋聯(lián)接的防松方法[J].機(jī)械工程師，

2010，（7）.

[3] 彭磊.聯(lián)接螺栓的預(yù)緊力和防松[J].船舶，

2009，（10）.

[4] 205工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).預(yù)置式扭力扳手使用指南（Q/

SF65-077-2011）[S].2011，8.

[5] 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織.螺釘和螺母用裝配工具手動(dòng)扭矩

工具設(shè)計(jì)合格試驗(yàn)，質(zhì)量合格試驗(yàn)的技術(shù)條件和試

驗(yàn)方法及檢定程序（ISO6789-2003）（英文）[S].

[6] 華軍.螺紋潤滑狀態(tài)改變對(duì)螺栓預(yù)緊力矩影響的分

析[J].機(jī)械車輛工藝，2009，12.

作者簡介：魏海霞（1973—），女，甘肅蘭州人，中國南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司工程師，研究方向：高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修方面。endprint