提高客车车下悬挂系统的紧固

　　随着我国铁路的飞速发展，对列车设备部件(尤其是车下悬挂部分的设备)的连接及紧固都提出了更高的要求。目前，普遍采取的紧固方式为螺纹连接，依靠螺纹副承载。这种紧固方式存在的振松问题，必然会导致设备运行状况恶化，甚至造成部件损坏，严重的将危及行车安全一。因此，设备维护的最重要环节及前提就是紧固良好。针对这种情况，选择可靠、可行的紧固方式就显得尤为重要。

　　螺纹紧固件是目前车下悬挂系统使用最为广泛的紧固件。与其他紧固件相比，其最大的优点是拆卸比较方便、实用；最大的缺点是在冲击、振动或变载荷的作用下容易松脱。因此，振松问题一直是螺纹紧固件应用的最大难题。

　　目前紧固件的防松方法有多种，按其防松原理可大体归纳为以下3种。

　　1.1.1  摩擦防松

　　摩擦防松是应用最广的一种防松方式。这种方式在螺纹副之间产生一个不随外力变化的正压力，以产生一个可以阻止螺纹副相对转动的摩擦力。这种正压力可通过轴向或同时两向压紧螺纹副来实现，如采用弹性垫圈、双螺母、自锁螺母和尼龙嵌件锁紧螺母等。这种防松方式对于螺母的拆卸比较方便，但在冲击、振动和变载荷的情况下，一开始螺栓会因松弛导致预紧力下降，随着振动次数的增加，损失的预紧力缓慢地增多，最终将会导致螺母松脱，螺纹连接失效。

　　1.1.2  机械防松

　　机械防松是用止动件直接限制螺纹副的相对转动，如采用开口销、串联钢丝和止动垫圈等。这种方式造成拆卸不方便。

　　1.1.3  铆冲防松

　　铆冲防松在拧紧后采用冲点、焊接、粘接等方法，使螺纹副失去运动副特性而成为不可拆连接。这种方式的缺点是栓杆只能使用1次，且拆卸十分困难，必须破坏螺栓副方可拆卸。

　　螺纹紧固件的防松方法虽然很多，但常用的方法并不多，主要有对顶螺母(双螺母)、尼龙嵌套、开槽螺母加开口销、弹簧垫圈等。

　　车下悬挂系统一般采用弹性垫圈紧固、双螺母紧固、扣紧螺母紧固、双螺母配以开口销紧固等紧固方式。

　　(1)弹性垫圈紧固的工作原理是利用垫圈压平后产生的弹力。其结构简单，但由于弹力不均，不十分可靠。多用于不很重要的连接。

　　(2)双螺母紧固的工作原理是利用螺母拧紧后的对顶作用。其重量增大，不经济；副螺母采用薄型，拧紧不便。多用于低速重载或较平稳的场合。

　　(3)扣紧螺母紧固的工作原理是利用扣紧螺母的弹力。受振动载荷时，其紧固效果良好。一般用于不常拆卸的连接。

　　(4)双螺母配以开口销紧固的工作原理是通过机械方法紧固限制螺纹副的相对转动。适用于单件或少量生产的重要连接，但拆卸不便。

　　1.3.1  螺栓预紧力过大以及紧固不均使得螺栓松动

　　作业人员在紧固螺母时，如果预紧力过大，将会使螺栓在偶然过载的情况下产生松动甚至拉断。尤其是在同一吊挂件的各个螺栓预紧力不一致时，这种情况更为严重。

　　1.3.2  车辆运行中的振动引起螺栓松动

　　螺纹副中产生的摩擦副使螺栓自锁从而紧固螺栓。这种摩擦副只有在承受静载荷时才不会发生变化并自锁。而当螺栓受到动载荷作用引起振动、冲击时，螺纹中的摩擦就会出现瞬时消失或减少的现象。这种现象若反复出现，连接螺栓就会逐渐松动。

　　在紧固螺栓时要保证有适当的预紧力，并要求各相关螺栓预紧力保持一致。应向量化发展，科学地使用扭矩扳手。

　　2.2.1  唐氏螺纹紧固

　　唐氏螺纹将左旋和右旋2种螺旋线复合在同一螺纹段上。唐氏螺纹既有左旋螺纹的特点又有右旋螺纹的特点，它既可以和左旋螺纹配合又可以和右旋螺纹配合。

　　唐氏螺纹可以利用螺纹自身特点解决防松问题。在连接时，需使用2只不同旋向的螺母。工件支承面上的螺母称为紧固螺母，非支承面上的螺母称为锁紧螺母，紧固螺母和锁紧螺母是2种不同旋向的螺母，使用时先将紧固螺母预紧，然后再将锁紧螺母预紧。

　　在振动、冲击的情况下，紧固螺母会发生松动的趋势，但是，由于紧固螺母的松退方向是锁紧螺母的拧紧方向，锁紧螺母的拧紧恰恰阻止了紧固螺母的松退，导致紧固螺母无法松脱。

　　导致螺母松脱的主要原因是沿螺栓径向的振动，沿螺栓轴向的振动不会导致螺母松脱。

　　唐氏螺纹紧固件进行防松时，紧固螺母受力比较复杂，它既受来自被紧固对象沿螺栓轴向的振松力的作用，又受来自被紧固对象沿螺栓径向的振松力的作用，这会导致紧固螺母有松退的趋势。而锁紧螺母的受力情况要简单得多，它只受来自紧固螺母的正压力和摩擦力。正压力是沿螺栓轴向的力，不会导致螺母松脱；摩擦力是沿螺栓径向的，但由于紧固螺母和锁紧螺母方向相反，来自紧固螺母的松退力已经转化为锁紧螺母的拧紧力，因而锁紧螺母不会松脱。

　　振松试验表明，唐氏螺纹紧固件有良好的防松效果。唐氏螺纹紧固件经过120 S振动仍可保持82％的预紧力，而普通螺纹加弹簧垫圈的防松方式经过1 s～2 s的振动，其预紧力已下降为80％左右，经过15 s的振动，预紧力基本损失殆尽。

　　2.2.2  硬锁紧螺母紧固

　　硬锁紧螺母在下螺母凹型与上螺母凸型的接触面上设计了一定的坡度，还在上螺母凸出部分(轮毂)的中心与螺纹中心设计了规定的偏差(n)，通过上下2个螺母进行组合来防止松动(见图1)：

　　传统的紧固方式、防松方法已不能很好地满足现今铁路客车的现车需求，因此，有必要探寻新的紧固方式。上述的2种防松方式如果能得到广泛的应用，必然会大大提升车下悬挂系统的可靠性和安全性，对于客车运营安全隐患的预先排除有着重要意义。