《机车车辆用螺栓连接通用技术规范》宣贯讲稿V.ppt
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1、机车车辆用螺栓连接通用技术规范,杜彦品2009年7月,Page 2,主要内容,编制说明标准内容简介及关键项点说明贯标建议措施补充部分,Page 3,1 编制说明,该标准由中国南车股份有限公司技术标准化委员会秘书处归口。主要起草单位 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、南车戚墅堰机车有限公司、南车株洲电力机车有限公司、南车四方机车车辆股份有限公司、南车南京浦镇车辆有限公司、南车眉山车辆有限公司、南车资阳机车有限公司,Page 4,1 编制说明,采用国际、国内先进标准的情况 标准各部分分别对应于DIN 25201的相应部分,与 DIN 25201的一致性程度为等同采用。DIN 25201标准作为
2、铁路车辆用螺栓连接的选择和应用的标准,提供了详细的系统理论和应用技术,具有很大的借鉴意义,并且ISO发布的紧固件标准几乎是DIN标准的翻版,DIN标准的先进性、合理性在ISO紧固件标准中也基本得到体现。因此,机车车辆用螺栓连接通用技术规范的采标对象选择了DIN 25201标准。目前除了参考文件引用的标准未能获得,标准中引用的其他标准均可通过正常渠道获得。,Page 5,1 编制说明,主要问题及意见的处理关于紧固件材料及紧固件产品的选择是否按照德标或ISO标准:通过对国内紧固件生产及供应情况的调研,德标紧固件所需材料以及相应的紧固件均可以实现在国内生产及供货。调研厂商主要有:,Page 6,1
3、编制说明,关于第2部分5.2节规定的紧固长度比值:该比值并不是强制性指标,但希望设计时尽量达到此比值。各公司反馈的目前转向架所使用的部分紧固件长径比汇总如下:(1)被调研的紧固件种类数为214;(2)满足长径比的种类数为83,占总数的38.8%;(3)不满足长径比,但可以通过改进满足的种类数为 39,占总数的18.2%;(4)不满足长径比,也不可以通过改进满足的种类数 为92,占总数的43.0%;,Page 7,2.标准内容简介及关键项点说明,2.1 第1部分 螺栓连接的分类2.2 第2部分 设计机械制造应用2.3 第3部分 设计电气应用2.4 第4部分 螺栓连接的安全2.5 第5部分 防腐蚀
4、保护2.6 第6部分 连接尺寸2.7 第7部分 安装,Page 8,2.1 第1部分内容简介,本部分规定了机车车辆用螺栓连接的风险等级、拧紧工况及其分类,并以图表的形式列出了它们之间的关系。风险等级分级 螺栓连接失效时可能发生的危险定义为风险等级H(高)、风险等级M(中)和风险等级L(低)三个等级。风险等级不同,对螺栓连接的尺寸、安装和文件记录以及安装时所用的工具提出的要求也不相同。,Page 9,2.1 第1部分内容简介,拧紧工况分类 螺栓连接的拧紧工况分为三类:拧紧工况1:允许安装预紧力不能直接采用;拧紧工况2:,安装时使用允许安装预紧力拧紧工况3:,安装时使用允许安装预紧力螺栓连接的设计
5、 6.2中的图1和6.3中的图2显示了螺栓连接的风险等级、拧紧场合和种类之间的关系,并简要介绍了采取的相应措施,如设计计算、拧紧扭矩的记录、安装记录等。,Page 10,2.1 第1部分关键项点说明,风险等级分级螺栓连接失效时可能发生的危险定义为三个风险等级风险等级H(高)、风险等级M(中)、风险等级L(低)。风险等级不同,对螺栓连接的尺寸、安装和文件记录以及安装时所用的工具提出的要求也不相同。任何一个螺栓连接都可以归入上述三个等级的其中一级。,Page 11,2.1第1部分关键项点说明,例:株洲电机机车有限公司SS9机车转向架按质量等级要求分级的部分紧固件清单如下表所示。,Page 12,2
6、.1 第1部分关键项点说明,机械制造应用,Page 13,2.1 第1部分关键项点说明,电气应用,Page 14,2.2 第2部分内容简介,本部分规定了机械制造应用螺栓连接、符号、结构参数、选择紧固元件、螺栓连接的配置及参数的选择等。本部分适用于符合GB/T3098.1及DIN EN 20898-2规定的钢制螺栓及螺母的螺栓连接(件)。本部分在限定材料的条件下,也可应用于符合GB/T3098.6及GB/T3098.15规定的A2及A4钢制制造的螺栓及螺母的连接(件)。,Page 15,2.2 第2部分内容简介,螺栓受力分析,纯拉伸应力 拉伸应力及弯曲应力 剪切应力及弯曲应力 合成负荷,(同心的
7、轴向作用力)(偏心的轴向作用力)(横向作用力)(拉伸作用力、弯曲作用力 及横向作用力),设计原则FmSFmax(Kopf)、AN Rm、FmGM、FmGS 其中,FmS为可加载螺纹承载能力,Page 16,2.2 第2部分内容简介,Page 17,2.2 第2部分内容简介,结构参数被紧固件的连接尺寸及形位公差按Q/CSR 52.6第3章及第4章的规定。紧固长度:为了螺栓杆的弹性延伸保持足够大的值,需努力达到:LK/d35。螺栓连接的柔度:为了降低螺栓中的偏转力及由于变形产生的预紧力下降,需努力达到尽可能小的作用力比值K。K=P/(S+P),Page 18,2.2 第2部分内容简介,紧固元件选择
8、原则上应使用DIN 25200和Q/CSR 52.4规定的连接件。螺栓与螺母应属于相匹配的性能等级,或由同样的材料制成。表面涂层影响连接件功能的可靠性及其寿命,选择涂层时应考虑腐蚀、氢脆、摩擦系数的影响。,Page 19,2.2 第2部分内容简介,螺栓连接的配置及参数的选择建议按照VDI 2230第1部分的规定进行螺栓连接计算,并考虑相应的特殊性。拧紧等级(拧紧系数A)的确定,参见表3。计算中使用的拧紧系数确定了,相应的拧紧等级也就确定,对应的拧紧方法也就确定。在技术文件及图样中进行记录或说明,实例见附录B。,Page 20,2.2 第2部分关键项点说明,设计时,需努力达到下列比值:LK/d3
9、5 为满足上述条件,当零部件厚度不满足要求时需另外使用轴套或缩小螺栓直径。在后一种情况时,可能需要增加螺栓数量或使用较高强度的螺栓。,Page 21,2.2 第2部分关键项点说明,各公司反馈的目前转向架所使用的部分紧固件长径比汇总如表所示:,Page 22,2.2 第2部分关键项点说明,例:浦厂209P转向架吊轴与弹簧托梁的连接。,Page 23,2.2 第2部分关键项点说明,设计时,需努力达到尽可能小的作用力比值:K=P/(S+P)螺栓的柔度(刚度的倒数)S应尽量大些,被紧固的零部件的柔度p应尽量小些。例如:被紧固件选择较高的弹性模量的材料,以减小柔度p;螺栓、螺母选择较低弹性模量的材料,以
10、增大S和s;,Page 24,2.2 第2部分关键项点说明,设计时,垫圈限制在必需的最小数量。施加作用力的安装工具:专用安装工具。螺栓及螺母应属于相匹配的性能等级,或由同样的材料制成。在公称直径小于或等于M12 时,应考虑使用锁紧件产生附加扭矩。防故障的冗余装置:螺栓数量应大于计算值;另外的承载途径,在螺栓连接失效时起防护作用(例如保险绳索、保险装置)。,Page 25,2.2 第2部分关键项点说明,表面涂层 在抗拉强度大于或等于1000 N/mm2时以及零件经渗碳淬火及回火时,应选择不会发生氢脆的涂层。例:一系减震器安装螺栓采用10.9级的M16的螺栓,其防腐要求采用达克罗,而不采用常规的有
11、可能导致氢脆的镀锌的方法。其中,达克罗,又称锌铬膜涂层,具有极高的防腐蚀性,被誉为国际表面处理行业具有划时代意义的新工艺。达克罗涂层虽有许多优点,但它也有一些不足之处,主要体现为达克罗涂层的导电性能不是太好,因此不宜用于导电连接的零件,如电器的接地螺栓等。,Page 26,2.2 第2部分关键项点说明,螺栓连接的配置按照Q/CSR 52.1-2008 规定的风险等级,在配置螺栓连接时应满足下表规定的最低要求。,Page 27,2.2 第2部分关键项点说明,确定风险等级中没有把握时,应按照较高的风险等级进行。在不能采取冗余装置的场合,在工作使用中应缩短检查的间隔时间。建议按照VDI 2230 第
12、1 部分的规定进行螺栓连接的计算。在螺孔中使用螺栓时,只有利用规定的最小旋进深度,按照VDI 2230第1部分的规定算出的拧紧扭矩才适用。,Page 28,2.2 第2部分关键项点说明,拧紧等级(拧紧系数A)摩擦系数估算时的误差、在一批螺栓及需使用螺栓拧紧的零部件中存在的摩擦系数的分散值、不同精度的拧紧方法及仪表误差,导致安装预紧力产生程度不同的数值分散。因此,应提高螺栓连接的等级,采用拧紧系数A表示。计算中使用的系数A同时确定应使用的拧紧等级。,Page 29,2.2 第2部分关键项点说明,在技术文件(图样)中进行记录按照风险等级H时拧紧等级A进行拧紧,拧紧时控制屈服点:使用控制屈服点方法拧
13、紧Q/CSR 52.2-A;风险等级H;对螺纹及螺栓头支承进行了润滑;分界面保持清洁,并且无油脂。,Page 30,2.2 第2部分关键项点说明,图样中的示例:,记录示例,Page 31,2.3 第3部分内容简介,本部分规定了电气应用螺栓连接以及选择紧固元件、形状参数、配置及确定尺寸和连接要求等。本部分适用于具有下列力学性能连接件的螺栓连接:GB/T 3098.1、GB/T 3098.3及DIN EN 20898-2规定的钢材;GB/T 3098.6、GB/T 3098.15、GB/T 3098.16规定的不锈钢;DIN EN 28839规定的有色金属。,Page 32,2.3 第3部分内容简
14、介,电气螺栓连接应列入Q/CSR 52.1第3、4章规定的拧紧工况1或2及风险等级H或M。风险等级H(高)布置在持续导电的、没有电气保护的线路中的螺栓连接;布置在保护接地系统中,在封闭的电气工作室、仪表箱/集中安装箱之外的螺栓连接;在保护接地系统之中,在封闭的电气工作室、仪表箱/集中安装箱之内并且使电工仪表接地、与没有电气保护的线路相连的螺栓连接。风险等级M(中)在其余全部电气线路中的螺栓连接,Page 33,2.3 第3部分内容简介,配置 按照Q/CSR 52.1规定的风险等级,配置时应满足下表规定的最低要求:,Page 34,2.3 第3部分内容简介,安装扭矩电气螺栓连接的安装扭矩按照表3
15、选择,也可与需连接装置的制造厂说明的内容相对照。需使用的安装工具,见Q/CSR 52.2中规定的拧紧等级B。如果由于减少螺栓型号及种类的原因或因同时在机械制造中应用,而使用了较高强度的螺栓,应注意,在此种场合时不允许超过表3规定的安装扭矩。,Page 35,2.3 第3部分关键项点说明,风险等级及拧紧工况电气螺栓连接应列入Q/CSR 52.1第3 章及第4 章规定的拧紧工况1 或2 及风险等级H(高)或M(中)。可以不进行关于电气螺栓连接的计算,根据表2或表3确定它们的尺寸。需要在技术文件中记录:风险等级和安装紧固扭矩。,Page 36,2.3 第3部分关键项点说明,安装扭矩电气螺栓连接的安装
16、扭矩按照表3选择,也可与需连接装置的制造厂说明的内容相对照。关于需使用的安装工具,见Q/CSR 52.2中规定的拧紧等级B。如果由于减少螺栓型号及种类的原因或因同时在机械制造中应用,而使用了较高强度的螺栓,例如性能等级8.8,应注意,在此种场合时不允许超过表3规定的安装扭矩。,Page 37,2.4 第4部分内容简介,本部分规定了螺栓连接的防松脱措施及使用厌氧的液态胶粘剂加固的要求等。术语解释蠕变:由于表面压力太大,经过一段时间超过被拧紧零部件材料的屈服极限。压陷:在接合面中,螺纹中及螺栓头下面的表面贴合时表面粗糙度的塑性整平。松动扭矩:在有负载的装配件中减少或消除轴向负载所需要的起始扭矩。拧
17、松扭矩:在螺栓连接第一次相对移动后,在规定的螺母旋转角时测得的扭矩。,Page 38,2.4 第4部分内容简介,防松防脱措施,Page 39,2.4 第4部分内容简介,防松防脱措施降低表面压力:加大支承面;补偿变形量:使用弹性连接件、减少分界面数量使用厌氧胶粘剂:粘结(液态胶粘剂或微囊胶粘剂);可靠的连接:提高初始压力(预紧力)、限制横向滑动(使用铰制螺栓或销);提高自锁能力:在螺栓或螺母的螺纹中使用相应的锁紧元件。,Page 40,2.4 第4部分内容简介,使用厌氧液态胶粘剂使用温度范围:-40100负荷等级:三个代号L、M和H粘度范围:三个代号1、2和3标记 液态胶粘剂,负荷等级H,粘度范
18、围的代号为3,其名称为:胶粘剂 Q/CSR 52-FK-H 3,粘度代号,负荷等级代号,厌氧液态胶粘剂,Page 41,2.4 第4部分内容简介,商用产品实例,Page 42,2.4 第4部分关键项点说明,机械制造中使用的螺栓连接 结构设计应能保证维持所施加的预紧力。一般在预紧力高的螺栓连接上,分界面数少,并且LK/d5,就能保证足够牢固,不用采取其它措施。如果这不能做到,并且需要考虑动态横向载荷时,应增加安全措施。电气应用的螺栓连接 结构应能保持最低接触压力。为了保证最低接触压力及防松,始终应同时紧固:在旋入式连接时,至少一个加固元件;在贯穿式连接时两侧至少各一个加固元件。,Page 43,
19、2.5 第5部分内容简介,本部分规定了螺栓连接的防腐蚀保护的技术要求,并对各种材料配对时涂镀过的材料和未涂镀过的材料的状况做出了规定。防腐蚀保护措施 不涂镀(已发蓝处理和已涂油脂),然后油漆;根据GB/T 5267.1的规定电镀锌和电镀镍;机械镀锌;根据GB/T 5267.2的规定进行非电解锌粉覆盖;不锈钢参见GB/T 3098.6和GB/T 3098.15。,Page 44,2.5 第5部分内容简介,接触腐蚀 当不同电位的金属或金属涂层相互接触和存在导电的湿气层(电解质)时,接触对象中的非贵重一方就会进入溶液,也就是说,它受到了腐蚀。此时接触对象中的贵重一方为阴极,非贵重一方为阳极。一般情况
20、下,接触对象之间的电位差越大以及它们之间导电的湿气层导电能力越强,这种腐蚀就越强烈。,Page 45,2.5 第5部分关键项点说明,接触零件的表面状况对接触腐蚀的强度和腐蚀过程(随时间变化而变化)的影响颇大。大部分小型连接件应尽量使用贵重材料制造或者涂镀上一层贵重涂层。如果不是出于功能上的原因而必须有一个导电的连接(例如接地)时,接触对象的其中一个可以设置上一绝缘层,以达到抑制电流的目的。例如,该绝缘层可以是油漆层或塑料层。,Page 46,2.6 第6部分内容简介,本部分规定了螺栓连接的连接尺寸、边缘间距和接触面等技术要求。本部分中规定的螺栓连接件参照的主要是DIN 25200。连接尺寸表1
21、规定了小径尺寸、最小旋进深度和螺纹尾扣尺寸要求。表2规定了钢丝螺套及相应螺纹尾部尺寸要求。表3表6规定了贯通孔及沉孔尺寸要求。边缘间距、形位公差和表面粗糙度 表7推荐了最小边缘间距、形位公差和表面粗糙度要求。,Page 47,2.6 第6部分关键项点说明,为了保证螺纹有足够的连接尺寸,该部分对最小旋进深度、最小螺纹尾扣、沉孔等提出了一定的要求。例:牵引座与车体的安装螺栓拧入车体牵引座长度为65,大于Q/CSR52.6标准表1中的最小要求49.7。,Page 48,2.7 第7部分内容简介,本部分规定了机车车辆用螺栓连接的安装要求、质量保证和试验方法、安装人员的资格及培训等要求。螺栓连接的安装在
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