动车组关键部位螺栓应用分析

动车组关键部位螺栓应用分析

张兴镇

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266000

摘要：动车组的实际运行会受到自身外部结构的影响，吊装结构的可靠性与动车的安全运行有着密切的联系。其中，螺栓起到非常重要的作用，这能够为动车组运行的安全、稳定性提供支持，所以进行螺栓的分析选型非常重要。本文通过对螺栓的性能，受到影响的因素进行分析总结，得出螺栓选型及强度分析、低温性能、防腐蚀及防松等因素均为动车组关键部位吊装设计的关键点。

关键词：动车组；螺栓应用；关键部位

1.引言

当前我国高铁线路动车组应用到众多的电气设备，这些设备往往安装于动车的外部。而螺栓就具有非常重要的作用，这能够使动车的运行不受影响。螺栓将外部的设备与动车组进行连接，这能够使动车组携带牵引变压器、变流器等等大型电气设备。而螺栓的强度则与动车的安全水平有着一定的联系。所以，螺栓的安全、稳定非常重要。通过将螺栓安全影响的因素进行分析，对螺栓的选型进行考虑，这能够有效提升动车的使用寿命，能够保证乘客的安全，对动车的发展具有积极的意义。

2.安装结构影响

2.1安装结构说明

当前我国动车组外部安装有变压器、车钩、变流器以及转向架，其在螺栓的安装上采用了符合ISO898-1标准的8.8级螺栓。一般来说其橡胶件的螺栓的规格为M24X180与MX20X160，其紧固力矩大概为470N·m与275N·m。其中变压器重量较重，大概在六吨左右，通过橡胶部件将其吊装于动车底部的梁型腔内。动车组的底部具有横向和纵向止档[1]。这两种规格分别为横向与纵向的螺栓规格。其安装数量以及安装位置情况如图1所示。

图1变压器吊装结构图

2.2螺栓强度分析计算

通过对变压器的螺栓进行分析可以有效进行螺栓强度的检测，其需要将螺栓的选型进行考虑，然后再在相应的位置进行计算分析螺栓安装情况。

本文对吊装结构进行了三大方向的加速度的施加，然后再根据荷载进行了载荷工况的设计[2]。通过采用一定的理论方法，即理论计算与仿真分析进行结合，将变压器吊装结构进行模型的建立，然后进行载荷的施加，加速度的分析情况如表1。

表1载荷工况列表

这样采用变量分析的方式，能够将不同方向加速度对螺栓的影响分析出来[3]。分析可得出，对于8.8级的螺栓拉应力大概为640MPa，挤压应力大概为512MPa，剪切应力为312MPa。对于该吊装结构，其在工况编号为1和5的情况下的螺栓应力较大，通过对其应力以及相关数据进行分析得出表2。

表2两种螺栓的应力情况

3.螺栓受低温影响的情况及防腐防松性能

3.1螺栓的低温性能影响

试验动车组能够承受零下四十摄氏度的低温条件，车外的吊装具有较高的强度，所以其承受低温的性能比较好。其螺栓的碳含量较高，这样螺栓的强度就比较高，而且碳含量的提升能够将材料的冲击韧性减小。将螺栓中加入部分有用元素能够将螺栓的韧性提升，有助于提升其对低温的抵抗。这些元素一为铬、镍等合金。

进行材料韧性的评判可通过韧脆转变温度进行，即进行韧性断裂转变临界时温度。ISO的标准中对零下二十摄氏度的温度进行了要求，对零下四十摄氏度的情况未提出相关要求。通过实验最终得出符合相关标准的螺栓的材料有30CrNiMo8、42CrMo4等。高强度的螺栓通常采用碳钢的材质，这样其就需要在使用之前进行表面的处理。

3.2螺栓的防腐性能影响

动车的车钩、转向架都安装于车的外部，一直处于暴露于空气中的状态，这样其会一直受到影响。所以需要对其进行防腐的处理，这样能够使螺栓的工作状态得以稳定。一般是采用达克罗进行防腐的处理，DAC500B就是其中的一种，具有非常强的耐腐蚀性。但是对于人体而言，其含有铬离子，这样会造成一定的伤害，而且铬离子也会对环境造成伤害，所以该材料需要进行改进。国外的一些国家已经采用对人、环境都比较友好的交美特。

3.3螺栓的防松性能影响

此外，螺栓的防松性能也非常重要。通过对图1中的部分进行放大如图2。然后对其进行分析。

图2防松动吊装结构

图中的套筒的高度为七厘米，主要安装于螺栓头部与底架之间，与底架边梁上部的滑块相连接。在螺栓的表面进行MoS2润滑脂的涂抹，这样能够将扭矩系数有效提升，从而能够减小螺纹的摩擦，提升预紧力。而且这样螺栓的有效长度得以增加，也能够将其形变量进行提升。

对于螺栓而言，其发生的弹性形变的程度越高，其预紧力越大，从而提升了其防止松动的效果。此外，吊装结构的设计也需要将检修、维护的方便性进行考虑，这样能够使动车的维护更加方便，从而能够有效提升我国的动车的使用寿命。

4.结束语

我国动车的结构安装都离不开螺栓，其与螺栓的结合才能够使动车得以正常的运行，所以螺栓的可靠性非常重要。通过对螺栓的应用进行分析，这样能够进行相关措施的采取，从而提升动车的安全水平与稳定性。这对于我国动车的发展具有积极的意义。

5.参考文献

[1]杨再保，赵克楠.CRH5型动车组制动杠杆螺栓的仿真分析及疲劳试验[J].科学技术创新，2016（34）：18-19.

[2]赵刚，贾亚丽.动车组空调安装螺栓松动故障分析及改进[J].电力机车与城轨车辆，2017（4）：56-57.

[3]蔄涛.CRH2型及380A（L）动车组排障器及撒沙安装臂螺栓预紧力减少分析与研究[J].科学技术创新，2017（3）：9-9.