中车株洲电力机车有限公司维保分公司 湖南株洲 412001
摘 要：在铁路机车检修过程时，不可避免的存在大量紧固件拆解的情况，拆解后紧固件能否重复使用长期困扰着检修从业人员。本文从组装过程中最常用的T型螺栓着手研究紧固件重复使用情况，主要从轴向力和拉断力这两个方便进行试验分析，通过新件和旧件性能参数对比，探讨旧件重复使用的可行性和使用建议。
关键词：机车检修；T型螺栓；重复使用；轴向力；拉断力
T型螺栓多用于螺栓只能从被连接件一边进行连接的地方,此时螺栓从被连接件的T形孔中插入，然后将螺栓转动90°,T型螺栓多用于安装结构较为紧凑的地方。本文选用机车机械间常用M20的T型螺栓，从紧固能力和螺栓强度两方面探讨重复使用的可行性和使用建议，具体内容如下：
一、试件情况介绍
1.试件参数情况：M20T型螺栓+弹垫+平垫+锁紧螺母+安装脂；紧固力矩320Nm
2.试件试验内容：轴向力和摩擦力、拉断力
二、轴向力和摩擦力试验
根据需要共设计了3组试验，分别为：新件螺纹润滑、旧件螺纹润滑、旧件螺纹润滑+端面润滑。通过新件螺纹润滑和旧件螺纹润滑试验分析新旧件轴向力和摩擦力的变化。
表 1 轴向力及摩擦力试验数据
序号 | Ang Step - #1 | F步骤 - #1kN | K步骤 - #1 | Tb 步骤 - #1Nm | Tth 步骤 - #1Nm | T步骤 - #1Nm | ub 步骤 - #1 | uth 步骤 - #1 | utot 步骤 - #1 | 备注 |
1 | 3076.5 | 132.32525 | 0.120940986 | 140.7658691 | 179.3050537 | 320.0709229 | 0.085102953 | 0.090216833 | 0.087450706 | 新件螺纹润滑 |
2 | 2773.25 | 125.9056406 | 0.127097534 | 147.2318268 | 172.8141022 | 320.045929 | 0.093550583 | 0.091869671 | 0.092778886 | |
3 | 2832 | 100.7019063 | 0.158919992 | 168.2541809 | 151.8167419 | 320.0709229 | 0.133665141 | 0.10459587 | 0.120319604 | |
4 | 3083.75 | 85.44404688 | 0.187283925 | 186.5188446 | 133.5270844 | 320.045929 | 0.174634841 | 0.109794793 | 0.144867145 | |
5 | 2986.5 | 79.45392188 | 0.20141921 | 191.6703339 | 128.400589 | 320.0709229 | 0.192987663 | 0.114818214 | 0.157100515 | |
6 | 2835 | 76.56057813 | 0.209031156 | 196.6829147 | 123.3880081 | 320.0709229 | 0.205518735 | 0.114403537 | 0.163688267 | |
1 | 236.25 | 91.97667188 | 0.173982121 | 171.1084747 | 148.9374542 | 320.045929 | 0.148827716 | 0.11512526 | 0.13335511 | 旧件螺纹润滑 |
2 | 245.75 | 85.71529688 | 0.186720398 | 164.8832397 | 155.2126465 | 320.0958862 | 0.153889208 | 0.133175016 | 0.144379441 | |
3 | 3018.75 | 112.3883047 | 0.142384001 | 140.6788483 | 179.3670807 | 320.045929 | 0.100137714 | 0.112925569 | 0.106008545 | |
4 | 2722 | 81.30746875 | 0.196827504 | 147.9478302 | 172.1230927 | 320.0709229 | 0.145568748 | 0.162031334 | 0.153126627 | |
5 | 2640.75 | 81.71434375 | 0.195862728 | 140.8594666 | 179.2364197 | 320.0958862 | 0.137904275 | 0.169242908 | 0.152291663 | |
6 | 2520.5 | 85.19539844 | 0.187874495 | 151.5980377 | 168.5228119 | 320.1208496 | 0.142353264 | 0.148942302 | 0.145378254 | |
1 | 2736 | 97.22085938 | 0.164635888 | 154.6048126 | 165.516037 | 320.1208496 | 0.127219458 | 0.12296535 | 0.125266421 | 旧件螺纹润滑和端面润滑 |
2 | 1684.5 | 81.48830469 | 0.196360059 | 163.1508331 | 156.8701324 | 320.0209656 | 0.160171042 | 0.143945693 | 0.152722077 | |
3 | 2815 | 89.24155469 | 0.179342397 | 176.3754578 | 143.7204285 | 320.0958862 | 0.15811061 | 0.114292916 | 0.137994156 | |
4 | 3679 | 94.93782813 | 0.168542388 | 177.8355713 | 142.1853943 | 320.0209656 | 0.149854341 | 0.103661124 | 0.128647298 | |
5 | 4065.75 | 90.84646094 | 0.17616037 | 167.4042664 | 152.6666565 | 320.0709229 | 0.147417315 | 0.120893263 | 0.135240274 | |
6 | 2956.75 | 108.8620391 | 0.146984646 | 159.1653442 | 160.8556213 | 320.0209656 | 0.116966646 | 0.101770473 | 0.109990169 |
三、拉断力试验
根据需要共设计了2组拉断力试验，分别为：新件螺纹、旧件螺纹。试验过程中断裂部位均为T型头交变截面处。
表 2 拉断力试验
序号 | 样品编号 | 力(kN) |
1 | 新-1 | 203.53 |
2 | 新-2 | 205.82 |
1 | 旧-1 | 201.02 |
2 | 旧-2 | 212.58 |
检测设备：SHT4106微机控制电液伺服万能试验机 检测环境：温度21.1℃/湿度65.4%RH | ||
四、螺栓数据分析
图 1 轴向力分析
表 3 轴向力数据
样品 | 平均值 | 最大值 | 最小值 |
新件螺纹润滑 | 100.07 | 132.33 | 76.56 |
旧件螺纹润滑 | 89.72 | 112.39 | 81.31 |
旧件螺纹润滑和端面润滑 | 93.77 | 108.86 | 81.49 |
轴向力平均值情况：新件螺纹润滑＞旧件螺纹润滑＞旧件螺纹润滑和端面润滑。
轴向力最大值和最小值情况：“新件螺纹润滑”范围涵盖“旧件螺纹润滑”和“旧件螺纹润滑和端面润滑”。
螺栓拉断部位均为T型头和螺杆结合部位，属于交变截面，应力集中明显，属于脆弱部位。在旧件中若出现T型头顶部由平面变为曲面的情况时，会影响螺栓拉断力表现。
五、螺栓使用建议
旧螺栓从轴向力和拉断力上均能满足螺栓使用预期，轴向力平均值有所衰减，可通过增加螺母端面润滑的方法进行提升。旧螺栓T型头处为螺栓的薄弱环节，在检修过程中要关注其变形或裂损。
参考文献：
[1]王保卫，邓伟，谢智全·塔式起重机鬲强度螺栓的预紧力与重复使用[J]．建筑安全，2010(11)：42．
[2]王冬.动车组用螺栓重复使用可行性探讨[J].城市轨道交通研究,2021:46-50.
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