重载铁路接触网的零部件振动防松方法分析

卫明博

（中国铁建电气化局集团第五工程有限公司，成都 610091）

0 引言

随着当今铁路网的不断完善，路线越来越广泛。在给我们出行带来便利和舒适的同时安全问题也应该引起我们的注意，接触网作为重载铁路牵引供电的重要组成部分，它的性能稳定与否直接关系到重载铁路能否正常运行，其中接触网的零部件防松问题更是重中之重。重载铁路的接触网承担着把电力动能传输到铁路车务中的任务。因此接触网的质量直接影响重载铁路的运输系统。重载接触网的工作环境是在室外高温的环境下，因此只能保证一条线路没有其余的备份线路。接触网上负载载荷是随着重载火车的行动轨迹和运动规律的变化而改变的。重载铁路的接触网系统具有负载大、行车间距小、动能转化快等特点。相对于普通铁路来说重载铁路的接触网零部件更容易造成松动，一旦接触网零部件松动，会导致列车停运交通网松动等问题，这也就导致了列车不能进行正常的行驶。本文根据我国近几年开通的重载铁路接触网的防松办法，对防松措施进行了归纳总结与 创新。

1 重载铁路接触网的零部件振动防松方法

1.1 安装上的零部件振动防松措施

针对当今比较流行的几种重载铁路的接触网零部件防松措施的分析，互有利弊。现对当前安装问题上提出了新的方式。

在安装止动垫片，规定要把止动部分与紧固件的上表面紧密连接，然而在连接是止动部分与紧固件的上表面会出现大约2R的圆角，若止动部分不能紧贴紧固件的上表面，将会影响其防松效果。因此需要采取相应的措施来改善不接触问题来提高防松能力。可以在制作紧固件时增加一个2R的圆角来贴合止动部分，或者使用专用工具代替手工安装。同时也可以不必要的损耗。

非金属最高的防松办法就是嵌件锁紧螺母，可由于生产费用较高难以普及，特别是M16之上的螺母生产费用更高，所以个人比较推荐M10-M14的螺母进行使用。

螺纹锁固胶的防松措施，在费用上十分便宜让人接受，其特点就是快速并且高效，但是在日后的拆卸方面不占优势不易于拆装，更不适合用在需要反复调节的零件中推广。如果对于防松要求或者防松条件需求比较严格还有其他方式的防松方式，如双叠锁紧防松垫片偏心式锁紧螺母等，但是要做好前期准备工作，如应权衡产品的性价比及适用性等方面的因素。

1.2 止动垫圈上添加弹簧垫片

此种方式属于机械固件的防松办法，是作用在重载铁路的接触结构上，是现在的机械族零件最受欢迎的一种办法，其自身具有的优势也是有目共睹的。在经过了反复的变更数据，在试误中探索其此种方式是否正确，其尝试结果如图1所示，我们能够够看出通过多次尝试，让机器进行振动，残余轴力与初始轴力的比值明显超过了没有加垫片的部分，符机械放松的性能与要求。

图1 有无垫片实验

1.3 弹簧垫片配合非金属锁紧螺母使用

重载铁路中使用的非金属锁紧螺母采用的都是德国系列并且带有德标的DIN982，这种结构的不同主要表现于在其螺母结构的基础上配套镶嵌了一个比内径螺纹小的尼龙圈。当螺栓拧入螺母时提前和尼龙圈接触，在尼龙圈的内侧咬合出一圈内螺纹，当尼龙圈的内螺纹包住螺母的内螺纹，这样就形成了一个抗摩擦力矩，给螺母增加了一个防锁装置。这样就可以大大的增加摩擦力，更好的做到防松。

目前，这种方法主要的问题在于尼龙圈的损耗及其多次使用的安装。面对损耗问题可以在生产制作的过程中加入一些药剂来增加强度，在一定的使用情况下减少损耗过程，让其使用寿命更长[1]。除此之外老化的另一种来源就是外界环节的光照和温度，接触网的零部件工作的温度大约在-40℃～+50℃，这样的条件温度下并不会损害原有的零件。

这种螺母中尼龙环承受力矩载荷，在安装调试的过程中，需要在尼龙环的内侧开一个内螺纹用来装配螺栓，由于产生弹性变形产生一个内力，所以该尼龙环可以多次使用。但是在反复使用中会产生磨损等现象，该产品建议最多重复利用五次。可以满足对产品精度的 需求。

1.4 使用涂螺纹凝固胶

螺纹凝固胶组成不能与氧气接触，是由甲基丙烯酸双脂组成的，加入少量d的催化剂、固定胶体、放腐蚀剂及氧化剂制作而成，在有氧气的环境中能长时间保持稳定状态，在真空环境中能变成不溶不化的固体并形成粘接。属于固体防松性质的一种。目前螺纹凝固胶能否用在接触网零部件上还有着不小的争议。由于作用的性质比较不是很大还不能被人们认可。此种方法对主要的问题是粘接强度如何，而且不宜与拆卸还有能否绝缘。本文现针对这几个方面进行论述，用户可以根据自己的需求选择适合自己的类型商品。目前，在重载铁路中大多数胶体是螺纹凝固胶其中以乐泰262或德邦262B两种品牌为代表，这两种胶体的粘度都十分高[2]。进行反复的证明，在自然环境中放置不动24h就可以开始产生固化反应，伴随着时间的不断变长，粘度特性不断增强，但是在10天后粘度特性增强变迟缓，300天后螺纹凝固胶还拥有极高的粘性强度。

通过本次实验可以得出结论，螺纹凝固胶后可以提高接触网的防松强度，在涂抹螺纹凝固胶以后拆卸是个大问题，在拆卸的过程中需要克服扭转力矩和粘性强度等问题，因此当螺纹锁固胶在安装的过程中，就需要大的力矩载荷进行安装，一般不容易拆卸。而且随着时间的不断增加溶剂不断稳定的融合在连接处、一旦弯曲融合则不会轻易分解，只能强行拆除，可能会对接触网造成破坏，而且工作过程中一般都是高温天气。如果可以进行二次安装，还需要涂抹大量的螺纹凝固胶。由于螺纹凝固胶不适合于反复调试，建议接触网零件调整到位后在进行涂抹螺纹锁固胶，避免由于安装不适引发的调试过程减少资源的消耗。螺纹凝固胶其材质是一种较特殊的材质，在温度不同的情况下所表现的形态也不相同，在高温情况下会使材质发生变化甚至老化，在温度不断变化中发生改变，其变化过程如图2所示。

图2 固化时间对螺纹锁固胶强度的影响

从上述数据可以得出以下结论，乐泰牌的螺纹凝固胶，一旦用于100℃以上的高温中，螺纹凝固胶的粘性强度会达到最小值，防松能力减弱。而接触网的正常工作温度范围为0℃～+50℃，此时锁固胶粘接强度达到了最高点。而且在涂抹锁固胶的有效区域把螺纹连接处紧紧包裹住，太阳光无法透过锁固胶照到螺纹连接处，因此光线对锁固胶的老化作用可以忽略不计。

由于螺纹锁固胶安装后不利于拆卸，所以这种防松方式不能被广泛的流传使用，尤其是施工中需要进行调节的接触网零部件而言。同时它也有自己的优点，实用性特别强而且价格公道，能起到的作用也十分明显，适用于不需要调节或者对于安装要求较低的零部件中使用。

1.5 双螺母的防松办法

双螺母防松原理是一种与其他方法不同的方式。其原理的不同主要体现在阻止横向和纵向载荷下的振动，不适用于接触网的零部件结构中。一般只用于腕臂底座、下锚补偿装置安装底座等大紧固力矩、在没有振动的零部件中，对连接件也能起较好的防松作用。

1.6 引用新的防松措施

SOLID-LOCK防松锁紧垫圈是一项具有独特功能的防松方式，这种新型防松与我国标准完全契合，其作用机制是将载荷转化成摩擦的一种方式。具体方式是通过两片防松锁紧垫圈中一侧，然后放入一个大T型滑块垫片，在另一次放入一个小T型滑块垫片。这样就能更好更有效的咬合螺栓和螺母。当对零件加紧时，小锯齿面与接触面相交并吻合贴紧，然后让SOLID-LOCK防松锁固定在其中，只允许大锯齿面相对移动[3]。一旦出现预紧力，任何松动趋势都会被反斜面的效果所阻止。可以有效的减少接触网零部件的防松。

根据螺栓力矩换算公式得：

通过上述公式，我们可以发现：螺栓预紧力矩和螺纹轴向力夹角成正比，公式中的Dkm代表的是螺栓的实际接触尺寸，无法准确测量只能估读。在这个过程中不断对监控夹紧力度进行控制，进而得到了近似曲线，如图3所示。

图3 温度对锁固胶粘接强度的影响

2 结语

SOLID-LOCK是一种全新形式的预防接触网零部件的防松方式，通过预设振动范围来解决螺纹产生的松动。通过对比当今比较流行的几种防松方式，得出以下优点：安装方便，使用过程中可以随时随地检测其磨损情况，而且在防松过程中也十分可靠，基本不会产生问题。最主要的是不需要维护等特点非常适合我国国情。另外，由上述实验可以得出SOLID-LOCK防松锁紧垫圈不是可以用在任何形式的的螺纹联接副当中。当表面特别光滑或者硬度特别大的情况下，就需要更改防松方法，通过额外的更改SOLID-LOCK防松锁紧垫圈材质的方式来达到最终的防松锁紧作用。