Что на самом деле делают песчаные бури с болтовым соединением
Болтовое соединение в районе песчаной бури выходит из строя в результате комбинации трех атак. Первый — это истирание: песок, переносимый ветром на высокой скорости, разъедает оголенную резьбу, покрытие и поверхности шайб, а как только покрытие нарушается, коррозия берет верх над голой сталью, особенно в соленом-воздухе прибрежных пустынь. Во-вторых, это загрязнение: мелкий песок попадает на боковые поверхности резьбы и между гайкой и шайбой, где он меняет коэффициент трения, заклинивает резьбу и дает ложные показания крутящего момента, поэтому болт кажется тугим при работе с ключом, но имеет гораздо меньшую предварительную нагрузку. Третий — температурный цикл: на пустынной трассе ежедневные колебания составляют от 30 до 40 градусов, что приводит к расслаблению и-перезагрузке болта, а соединение, потерявшее предварительную нагрузку из-за загрязнения песком, теряет ее быстрее. Результатом, без каких-либо контрмер, является расшатанное соединение, забитая накладка и конец рельса, в котором тесто образуется в два раза быстрее, чем в умеренном соединении.
Выбор покрытия для абразивной обработки
Покрытие — первая и самая важная линия защиты болта, а пустыня меняет оптимальный выбор. Горячее-оцинкование погружением в соответствии со стандартом ISO 1461 остается основным методом общей защиты от коррозии, но его цинковый слой сравнительно мягкий, а при сильном воздействии песка покрытие разрушается, обнажая сталь. Твердые покрытия являются ответом там, где преобладает истирание: цинковые-чешуйчатые покрытия с керамическим наполнителем создают твердую,-стойкую к износу поверхность с отличной защитой от коррозии и отсутствием риска водородного охрупчивания для болтов более высокого-класса; Альтернативы для тяжелых условий эксплуатации- включают системы с термическим напылением или-армированные полимером для наиболее уязвимых мест. Каким бы ни было покрытие, в спецификации должна быть указана минимальная толщина и требования к адгезии, поскольку толстое покрытие, которое отслаивается, хуже, чем тонкое, которое остается. Для болтов с накладками в соединении выбор покрытия должен осуществляться вместе с системой шайб и гаек, чтобы обеспечить единообразие гальванических и фрикционных свойств.
Защита резьбы и геометрия
Не допускать попадания песка в резьбу — это дизайнерская работа. Герметичные шайбы, например шайбы с эластомерной или полимерной вставкой, закрывают кольцевой зазор между стержнем болта и отверстием, а также между гайкой и шайбой, препятствуя попаданию песка на путь проникновения. Защитные приспособления для резьбы и заполненные смазкой- кожухи используются на болтах, которые многократно устанавливаются и снимаются, например, на крепежных болтах в спальных карманах, поскольку они защищают резьбу во время хранения и установки. Форма резьбы сама по себе имеет значение: грубая резьба удаляет песок лучше, чем тонкая, потому что угол боковой поверхности и больший шаг позволяют частицам выпадать, а не собираться внутрь; это одна из причин, почему резьба железнодорожных креплений обычно бывает грубой. Для головок болтов утопленная или потайная установка, при которой головка находится ниже окружающей поверхности, снижает прямое воздействие песка; на наиболее открытых линиях болты устанавливаются с головкой, защищенной колпачком или накладкой.
Крутящий момент и затяжка в песчаных условиях
Практика крутящего момента должна быть адаптирована к пустыне, потому что песок меняет трение. Крутящий момент, который создает заданную предварительную нагрузку в чистом, смазанном маслом соединении, создает другую, обычно меньшую предварительную нагрузку, когда резьба загрязняется песком; Стандартная инженерная реакция заключается в калибровке крутящего момента для реальных условий: очистите резьбу перед сборкой, нанесите указанную смазку и установите крутящий момент для состояния с покрытием и смазкой. Смазочные материалы в виде сухой-пленки предпочтительнее при эксплуатации на песке, поскольку они не притягивают и не удерживают песок, как это делает влажная смазка, и сохраняют эффективность при высоких температурах на пустынных трассах. Если риск загрязнения высок, метод приемки не должен полагаться только на крутящий момент: прямой индикатор натяжения или метод маркированного-угла подтверждают, что предварительная нагрузка была достигнута. Проверки-затяжки планируются чаще в сезон песка, и первая повторная-затяжка после установки является наиболее важной, поскольку она улавливает первоначальное расслабление до того, как песок успеет уплотнить резьбу.
Режим технического обслуживания и проверок
Осмотр песчаных регионов – это целенаправленная рутина. При проверке соединения выявляются следы пустыни: эрозия покрытия на гребнях резьбы и головке, налет песка вокруг гайки и шайбы, пятна ржавчины там, где покрытие повреждено, а также яркий отбитый вид ослабленного соединения. Очистка является частью проверки: воздух под высоким-давлением удаляет песок из узла соединения перед проверкой крутящего момента, поскольку проверка крутящего момента на соединении,-набитом песком, дает неверные показания. Интервал между проверками соответствует сезону песка и движению транспорта, при этом стыки на открытых трассах проверяются чаще, чем на защищенных выемках. На линиях с сильными воздействиями план технического обслуживания включает плановую замену наиболее подверженных воздействию болтов с определенным интервалом времени, поскольку срок службы покрытия при эксплуатации в песке короче, чем при умеренной эксплуатации, и проржавевший болт невозможно восстановить путем очистки.
Системные меры, выходящие за рамки болта
Болт является лишь частью соединительной системы, и наиболее эффективные меры позволяют снизить нагрузку песка до того, как он достигнет болта. Песчаные ограждения, растительные барьеры и стабилизация балласта уменьшают количество песка, перемещающегося по линии; обтекаемые конструкции и экранирование мостов уменьшают местное ускорение ветра. Внутри стыка накладка и конец рельса могут быть защищены одновременно: зазор соединения и гнездо накладки должны содержаться в чистоте, а система крепления должна сбрасывать песок, а не задерживать его. На наиболее незащищенных участках пустыни решением проекта было устранить открытые стыки там, где это возможно, используя более длинные сварные нити и сосредоточив несколько оставшихся стыков в защищенных местах. Инженерный посыл заключается в том, что защита болтов в песчаных регионах — это системная конструкция, а спецификация болтов — один из ее компонентов.
Часто задаваемые вопросы
Почему в регионах с песчаными бурями болты быстро ослабляются?
Потому что песок набивается в резьбу и изменяет трение, давая ложные показания крутящего момента и снижая реальную предварительную нагрузку, в то время как ежедневные колебания температуры еще больше расслабляют соединение; комбинация ускоряет рыхление.
Какое покрытие лучше всего подходит для болтов, работающих в песке?
Твердые покрытия, такие как цинковые-чешуйчатые системы с керамическими наполнителями, лучше сопротивляются истиранию, чем мягкие слои горячего-цинкового погружения; При выборе покрытия следует также учитывать коррозию в прибрежном пустынном воздухе и совместимость с шайбой и гайкой.
Действительно ли грубые нитки помогают в песке?
Да. Грубая резьба легче отделяет частицы из-за большего шага и геометрии боковой поверхности, в то время как тонкая резьба задерживает песок и засор, поэтому резьбы железнодорожных креплений при эксплуатации в песках обычно относятся к грубым.
Как следует устанавливать момент затяжки в песчаных условиях?
Очистите и смажьте резьбу перед сборкой, используйте сухую-пленочную смазку, не удерживающую песок, откалибруйте крутящий момент для состояния с покрытием и смазкой и проверьте предварительную нагрузку с помощью индикатора прямого натяжения, если риск загрязнения высок.
Как часто следует проверять соединительные болты в песчаных регионах?
Чаще, чем при эксплуатации в умеренном климате: интервал соответствует сезону песка и движению транспорта, открытые направляющие проверяются с большей частотой, а момент затяжки проверяется после очистки соединения от песка.
Могут ли утопленные головки болтов защитить болты от песка?
Утопление головки под окружающую поверхность уменьшает прямое воздействие песка и используется на наиболее открытых линиях, иногда в сочетании с колпачками или накладками; это одна из нескольких системных мер, а не комплексное решение.