孫孝博 張勇軍 田堂冰

摘 要：高速鐵路列車的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，螺栓連接被廣泛采用，被連接部件可能為不同材料或不同表面處理方式。為保證螺栓連接計算的準確性，正確的螺栓連接抗滑移系數(shù)需要被確定。本文研究和闡述了一種螺栓連接抗滑移系數(shù)的試驗確定方法。

關(guān)鍵詞：高速鐵路列車；螺栓連接；抗滑移系數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.006

1 緒論

高速鐵路列車的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，螺栓連接被廣泛采用，被連接部件可能為不同材料或不同表面處理方式。例如為增大抗滑移系數(shù)，直接將被連接件表面按一定的粗糙度進行處理，得到較為粗糙的表面；也可以在被連接件之間增加表面進行粗糙處理的墊片。再例如鋁材為防止與異種金屬貼合，發(fā)生電化學腐蝕，表面進行了涂層處理。為保證螺栓連接計算的準確性，正確的螺栓連接抗滑移系數(shù)需要被確定。本文研究和闡述了一種螺栓連接抗滑移系數(shù)的試驗確定方法。

2 試驗原理 試驗方法

抗滑移系數(shù)也就是力學中的靜摩擦系數(shù)。

靜摩擦力跟滑動摩擦力不一樣，它不是一個定值，其值。對于靜摩擦力，其產(chǎn)生原因是因為物體間有相對運動的趨勢時，交錯點間就會產(chǎn)生阻礙作用，相對運動趨勢越大起阻礙作用的交錯點的數(shù)量就會越多，阻礙作用就會越明顯，所以此時的靜摩擦力就會變大，直到物體開始相對滑動，靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Α?/p>

最大靜摩擦力比滑動摩擦力稍大，所以最大靜摩擦力會比滑動摩擦力稍大些。最大靜摩擦力與靜摩擦系數(shù)和正壓力成正比，，其中靜摩擦系數(shù)比動摩擦系數(shù)稍大，因為當外力等于動摩擦力時，物體受力還是平衡的，要使物體運動，就必須增大外力。

一些常用材料之間的摩擦系數(shù)可以在相關(guān)技術(shù)文獻中查到， 對于在現(xiàn)有技術(shù)資料中無法查到的特定材料，可以采用下面的試驗方法來測定靜摩擦系數(shù)，也就是螺栓連接中的抗滑移系數(shù)。

測定抗滑移系數(shù)的試件應由實際裝車部件生產(chǎn)商加工，試件與所代表的部件應為同一材質(zhì)、同一摩擦面處理工藝，使用同一性能等級和同一直徑的高強度螺栓連接副，并在相同條件下運輸、存放。

測定抗滑移系數(shù)的試驗采用雙面拼接試件，其型式如圖1。

試件板面應平整、無油污，孔邊、板邊無飛邊、毛刺。

按圖所示進行試件組裝，包括試件、壓力傳感器、緊固件，擰緊高強度螺栓，控制每個高強度螺栓的預緊力達到0.95～1.05P（P為高強度螺栓設(shè)計預應力），并記錄預緊力實測值。

將試件裝在拉力試驗機上，使試件的軸線與試驗機夾具中心線嚴格對中，在試件側(cè)面畫直線，方便觀察試件是否發(fā)生滑動。然后進行拉力試驗，平穩(wěn)加載，加載速度為3～5kN/S，拉至滑動，測得滑動載荷N。

在試驗中發(fā)生以下情況之一時，認為達到滑動載荷：

a.試驗機發(fā)生回針現(xiàn)象；

b.X-Y記錄儀中變形發(fā)生突變；

c.試件側(cè)面劃線發(fā)生錯動。

抗滑移系數(shù)計算方法：

式中：f-抗滑移系數(shù)；

F-由試驗機測得的滑移載荷；

n-摩擦面數(shù) n=2；

-與試件滑動載荷對應一側(cè)的高強度螺栓預緊力實測值之和（取三位有效數(shù)字）kN。

3 試驗確定抗滑移系數(shù)實例

下面是一個使用上述方法確定被螺栓連接的兩個不同零件表面之間抗滑移系數(shù)的工程實例。

動車組車體為鋁合金型材焊接結(jié)構(gòu)，車下設(shè)備由螺栓吊裝。經(jīng)螺栓連接結(jié)構(gòu)計算，此處貼合面之間的靜摩擦系數(shù)應至少達到0.4。車體與設(shè)備螺栓安裝貼合處均為底漆表面，已知底漆表面之間的靜摩擦系數(shù)為0.3，為達到要求的摩擦系數(shù)，在車體與設(shè)備之間添加表面加工出一定粗糙度的不銹鋼墊板。為測得底漆表面與具有一定粗糙度的不銹鋼表面間的具體摩擦系數(shù)，進行如下試驗。

制備試件，試件材質(zhì)及表面處理方式與實際產(chǎn)品相同。將試件、壓力傳感器、緊固件進行組裝，高強度螺栓按照規(guī)定扭矩打緊，從數(shù)顯表中讀出壓力傳感器測得的螺栓預緊力值，進行記錄。將試件中心線與拉力機夾鉗中心對齊，固定到拉力機上。拉力機逐步施加拉力，待試件發(fā)生滑動時，停止施加拉力，在整個拉伸過程中可以通過顯示表監(jiān)控拉力值。共進行了四組樣件的試驗，記錄每組的試驗測得數(shù)據(jù)。根據(jù)公式計算得到各組的抗滑移系數(shù)見下表。

由試驗結(jié)果可以確定，螺栓安裝貼合面由“底漆-底漆”更改為“底漆-一定粗糙度不銹鋼墊板-底漆”之后，將抗滑移系數(shù)由0.3提高到0.4之上，滿足設(shè)計的要求。

4 結(jié)論

本文闡述的試驗確定方法，能夠有效地確定不同材料表面之間的螺栓連接抗滑移系數(shù)，為螺栓連接結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了準確的輸入?yún)?shù)，保證了能夠設(shè)計出穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，具有較大的實際工程應用價值。

參考文獻：

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