Skinneboltgevindstørrelse, forspænding og drejningsmomenttilpasning

Hvorfor trådstørrelsen sætter forspændingsloftet

Forspænding er den spænding, som bolten bærer efter tilspænding, og det er det, der faktisk klemmer fiskepladen eller clipsskulderen. Den maksimalt anvendelige forspænding er begrænset af spændingsområdet for gevindsektionen, som vokser nogenlunde med kvadratet på diameteren. En M16 bolt har et spændingsareal på ca. 157 mm2; en M36-bolt har et spændingsareal på omkring 817 mm2, cirka 5,2 gange større, så ved samme udnyttelse af sin bevisstyrke kan M36 holde omkring fem gange forspændingen af ​​M16. I runde tal for skinnefastgørelsesservice er en M16 bolt i grad 8.8 spændt til en forspænding i området 60 til 80 kN, mens en M36 i grad 10.9 kan spændes mod 450 kN. Springet mellem tilstødende størrelser er betydeligt: ​​Hvis man træder fra M16 til M20 til M24 til M30, øges den tilgængelige forspænding med 50 til 70 procent ved hvert trin, hvilket er grunden til, at tunge-trækpladesamlinger flyttes til M24 og derover, så snart belastningen kræver det.

Moment er kun et middel til at forspænde

Ved sporarbejde kan installatøren ikke måle boltspændingen direkte, så moment bruges som den praktiske proxy. Forholdet mellem drejningsmoment og forspænding er styret af gevindstigningen, gevindfriktionen og hovedfriktionen, opsummeret i den klassiske drejningsmomentligning brugt af VDI 2230: En tommelfingerregel for stålbolte med normal smøring er, at kun omkring 10 til 15 procent af det påførte drejningsmoment bliver forspændt af friktion, og resten er. Fordi friktionen varierer med belægning, smøring og overfladetilstand, kan det samme drejningsmoment producere forskellige forspændinger på forskellige bolte; dette er grunden til, at drejningsmomentreferenceværdier altid er angivet for en defineret friktionstilstand, og hvorfor der skal tages højde for effekten af ​​overfladebehandlingen.

For varm-dypgalvaniserede bolte er gevindfriktionskoefficienten mærkbart forskellig fra sorte-olierede bolte, så tilspændingsmomentet skal gen-udledes for den faktiske belægnings- og smøretilstand i stedet for at kopieres fra en generel tabel. I praksis indstiller ingeniørorganisationer installationsmomentet ved kalibrering på den faktiske kombination af bolt, møtrik, skive og belægning, og værdierne i hurtigreferencetabellen nedenfor antager rene, let olierede gevind.

Praktiske drejningsmomentreferenceværdier

Følgende værdier er typiske installationsmomenter for skinnefiskeplader og fastgørelsesbolte ved de almindeligt anvendte styrkegrader, forudsat rene gevind og normal smøring; de er udgangspunkter for en kalibrering, ikke erstatninger for projektets drejningsmomentspecifikation.

Springet fra M24 til M30 fordobler stort set momentet og forspændingen, hvorfor tilspændingsmetoden skal ændres med specifikationen.

Hvorfor hydrauliske skruenøgler er påkrævet til M24 og derover

En momentnøgle af manuel klik-type, der almindeligvis bruges på skinner, har et praktisk øvre område omkring 400 N-m, hvilket er under designmomentet for en M24-grad 10,9 bolt ved 800 til 900 N-m og langt under 1500 N{{9}0}m-området for en M3}. At forsøge at nå disse værdier i hånden er hverken nøjagtigt eller sikkert. Hydrauliske momentnøgler dækker området 500 til 5000 N-m, påfører moment jævnt uden stød og holder målværdien med en repeterbarhed typisk inden for omkring 5 procent. De fjerner også den menneskelige faktor: med en manuel skruenøgle anvender hver installatør en forskellig kraft, og spredningen i forspænding hen over en fiskepladesamling er stor nok til at efterlade nogle bolte tæt på at give efter og andre knap stramme. Hydraulisk tilspænding, ideelt efterfulgt af en drejningsmomentkontrol, holder forspændingsspredningen lille og leddets adfærd forudsigelig.

Hvad går galt, når gevind og drejningsmoment ikke stemmer overens

Over-at trække til en lille bolt er den klassiske installationsfejl. Bolten giver efter i gevindsektionen, den permanente forlængelse betyder, at forspændingen ikke kan opretholdes, og under driftsvibrationer mister samlingen sin klemkraft; bolten arbejder derefter under bøjning og udmattelse og til sidst brud, normalt ved det første gevind i indgreb. Under-drejning af en stor bolt efterlader samlingen løs fra starten: fiskepladegabet åbner og lukker under hvert hjul, bolten ser skiftevis forskydning og bøjning, skinneenderne slår, og samlingsgeometrien forringes. En samling, der er løs på denne måde, bruger vedligeholdelsestimer ude af proportioner med dens længde og er en kendt kilde til skinne-endefejl. Den tekniske løsning er altid den samme: Vælg gevindstørrelsen, så den nødvendige forspænding er komfortabelt inden for boltkapaciteten, og indstil drejningsmomentet, så forspændingen opnås uden at overstige omkring 80 til 90 procent af prøvespændingen.

Lange tråde og forbelastningsstabilitet på tunge-træklinjer

På tunge-trækforbindelser har længden af ​​den indkoblede tråd også betydning. Et længere gevindindgreb øger antallet af belastede gevind, fordeler belastningen mere jævnt, reducerer spændingskoncentrationen ved det første gevind og sænker forskydningsspændingen pr. enhed af indgrebslængde. Bolte med længere gevindsektioner tåler også mere elastisk belastning, hvilket hjælper samlingen med at holde forspændingen gennem temperaturcyklusser og gentagne stød. Dette er den tekniske årsag til, at tunge-trækpladebolte er specificeret med længere gevindlængder, og hvorfor udskiftning med en kort-gevind bilbolt aldrig er acceptabel i sporservice.

FAQ

Hvorfor er forspænding vigtigere end selve momentet?

Fordi forspænding er den faktiske spændekraft, der holder samlingen stram og komponenterne i at bevæge sig; moment er kun en praktisk måde at producere forspænding på, og det samme moment kan give forskellige forspændinger under forskellige friktionsforhold.

Hvilket drejningsmoment kræves for en M24 klasse 10.9 skinnebolt?

Typisk installationsmoment er i området 800 til 900 N-m med normal smøring, hvilket giver en forspænding på omkring 160 til 200 kN; værdien skal kalibreres for den aktuelle belægning og smøremiddel.

Kan en manuel momentnøgle stramme M30 bolte korrekt?

Nej. Designmomentet for en M30 klasse 10,9 bolt er omkring 1500 N-m og derover, langt ud over det praktiske område for håndholdte-kliknøgler; en hydraulisk momentnøgle er påkrævet.

Hvorfor har galvaniserede bolte brug for forskellige drejningsmomentværdier?

Fordi zinklaget ændrer gevindfriktionskoefficienten og derfor ændrer den del af drejningsmomentet, der omdannes til forspænding; tilspændingsmomentet skal gen-afledes for den galvaniserede overfladetilstand, normalt med gevindene smurt.

Hvad sker der, hvis en bolt spændes over ydeevne?

Bolten tager en permanent strækning, forspændingen slapper af under designværdien, og under vibration løsnes leddet; bolten bærer så udmattelsescyklusser i bøjning og svigter typisk ved gevindroden.

Hvordan verificeres den korrekte forudindlæsning på stedet?

Med en momentkontrol ved hjælp af en kalibreret skruenøgle, ved måling af den ekstra drejningsvinkel eller med en direkte spændingsindikator, såsom en belastning, der-indikerer skive; acceptkriteriet er en forspænding inden for det specificerede bånd, ikke blot skruenøgleaflæsningen.