軌道交通車輛的輪對軸箱組成是軌道交通車輛高效能轉向架的核心部件，裝配時許多零件是用螺栓連線在一起的，裝配後螺栓連線的效果取決於所達到的預緊力。
根據螺栓開發設計工藝，預緊力由最小夾緊載荷、工作載荷、預加埋損耗載荷和溫度載荷四部分組成。
軌道交通車輛在執行過程中要承受複雜、高頻、高振幅的衝擊載荷。 因此，工作載荷會對螺栓連線的斷裂和鬆動產生不利影響。
軌道交通車輛在我國廣袤的國土上執行，環境溫度的明顯變化和某些結構工作引起的溫度變化都會對螺栓的可靠執行產生負面影響。
01. 螺栓緊韌體的選擇
軌道交通車輛設計中的螺栓應符合GB T3098的要求1-2010、gb/t3098.2-2015、gb/t3098.根據 23-2020、ISO 898-1 和 EN 20898-2 或 EN ISO 3506-1 和 EN ISO 3506-2 由鋼或不鏽鋼製成的螺栓和螺母。
選擇執行 TB T32461-2019 《機車車輛螺栓連線設計規範 第1部分：螺栓連線的分類》，TB T32462-2019 《機車車輛螺栓連線設計規範第2部分：機械應用設計》和TB T32466-2019《機車車輛螺栓連線設計導則第6部分：連線尺寸》。
轉向架部分包括車架、輪對、懸架、牽引和制動系統，連線螺栓的主要規格為粗齒M12、M16、M20、M24、M30和M36，其中一小部分是細齒螺栓。
根據螺栓的位置，分析螺栓的受力情況，設計合適的強度等級，主要為88 級和 10 級9 級，12 人9 級強度不盡可能多地使用，129 級強度螺栓容易因氫脆而延遲失效。
由於緊韌體數量眾多，為了儘量減少其使用種類，設計規定使用六角頭螺栓、平墊圈、雙層自鎖墊圈和六角螺母配合構件是最基本的安裝方法。
螺絲將簡要介紹緊韌體防鬆的設計與進展。
02.螺栓防鬆設計
1、螺栓連線零件的危險因素。
軌道交通車輛靜強度和疲勞強度的荷載定義按TB T32461-2019 標準，螺栓連線的荷載可以根據 TB T3246 通過有限的有限元法計算6-2019 螺栓連線的預選尺寸。 首先，根據構件螺栓連線的位置、載荷的大小以及是否影響行車安全來定義風險等級。 tb/t3246.1-2019標準將風險等級分為高、中、低;螺栓連線被定義為高風險級別，即由螺栓連線失效引起的直接或間接物理和危及生命和/或操作危險，必須在圖紙中說明，以確保在螺栓擰緊過程中嚴格控制預緊力矩及其公差以及擰緊後檢查。
對於螺栓連線功能，TB T32462-2019 要求必須存在一定的預載 FM。 預緊力可以提高螺栓接頭的可靠性、抗松能力和疲勞強度，增強連線的密封性和剛性。 一般在螺栓連線的生產和實施中採用扭矩法，即在裝配時採用固定扭矩扳手來控制螺栓的扭矩，因此螺栓的伸長率必須在彈性極限範圍內。
2.螺栓擰緊的方法。
螺栓擰緊的本質是控制螺紋連線的預緊力，為了保證裝配質量，必須控制螺紋副的緊固狀態，避免螺栓與連線部位結合而產生打滑或間隙，從而導致螺紋副失效。
如今，控制螺紋擰緊的方法主要有四種：扭矩法、角度法、屈服點法和螺栓伸長法。 根據螺栓緊固裝配過程，預緊力由施加的扭矩產生。 預緊力受許多複雜因素的影響，例如接觸面的潤滑、接觸面的粗糙度、結構材料、螺紋形狀和公差、擰緊方法和擰緊工具。
因此，目前大多數螺栓緊固都不能直接監測螺栓預緊力。
3.螺栓擰緊特性。
軌道交通車輛輪軸箱各組成部件的連線，螺栓總成的形式多種多樣，螺栓總成的緊固具有以下特點：1）擰緊控制方法不一致。
對連線可靠性要求高的零件的螺栓設計採用角度控制扭矩監測擰緊控制方法裝配，螺栓元件的另一部分設計採用扭矩方法擰緊。
2）收緊工作空間是有限制的。
轉向架部件結構尺寸大，質量大，零件的裝配必須在適當的工作空間內進行，而某些零件的小工作空間必須對操作人員的技能有較高的要求。
3）擰緊可靠性受多種因素影響，螺栓擰緊可靠性受螺栓及連線件表面粗糙度、螺栓及連線件材質、螺栓潤滑等諸多因素影響，對擰緊可靠性有不利影響。
4）擰緊重要性高風險根據軌道交通車輛輪對轉向架組成的規範擰緊標準，部件連線的螺栓擰緊等級為高風險等級，必須對螺栓擰緊進行管理和控制。03. 防鬆設計措施及進展
1、建立聯結器巡檢計畫。
根據螺栓擰緊作業結合軌道交通車輛轉向架裝配的要求，檢驗檢驗方案主要包括以下幾個方面：
1）螺栓等部件應通過來料進行檢驗，包括檢定證書、檢定效能檢驗證書、取樣外觀和幾何尺寸，以符合要求。
2）對於涉及高風險等級連線的螺栓等部件，需要按照技術檔案重新測試其機械效能和化學成分。
3）螺栓裝配前應進行檢驗，重要性等級高的螺栓有清晰、規範的批次資訊，可記錄和追溯，螺栓無磕碰、劃傷、生鏽等缺陷，連線件的配合部位無油汙、雜質、磕碰等缺陷。
4）螺栓擰緊後，螺栓頭應露出螺母端麵2 3節距，擰緊後螺栓應標明清晰規範的防鬆痕。
2、採用先進的擰緊工具和裝置。
螺栓擰緊工具和裝置對螺栓的裝配質量和裝配效率有很大影響，一般企業選型從質量、安全、效率和成本四個方面綜合考慮。
目前市場上的固定扭矩工具主要有預置扭矩扳手、手持式電動感應扭矩扳手和固定工位電動感應擰緊軸。
其中，預設扭矩扳手的擰緊精度較低，一般沒有擰緊資料儲存。 電動感測器扭矩扳手是最先進、最可靠的擰緊工具。
1）擰緊精度高，效能穩定，維護批次少。
可根據產品序列號對產品的擰緊扭矩、角度和曲線進行儲存和追溯，有助於產品擰緊質量的分析和改進。
2）可採用扭矩控制、扭矩控制角度監控、角度控制扭矩監控等多種擰緊控制策略，實現擰緊工藝曲線的實時採集和判斷。
對於螺栓擰緊過程中的質量問題，如粘滑、卡住、螺紋損壞、防錯等，都能得到有效監控並反饋給操作人員。
3、採取科學的擰緊策略。
螺栓的緊固策略具體涉及擰緊控制方法、工藝引數等，擰緊策略對螺栓連線的預緊力有重要影響。 根據螺栓效能質量等級和螺栓連線風險等級，為軌道交通車輛輪對轉向架總成總成設計的總成緊固控制策略一般為轉矩法和角度控制轉矩監測法。
以下三種擰緊工藝的比較（參考）。
3.1 扭矩法。
扭矩法是根據螺栓在彈性區變形時擰緊力矩與螺栓預緊力的線性關係，一般50%是螺栓頭與工件承載面的摩擦消耗，40%是螺紋副之間的摩擦消耗，只有10%左右的擰緊力矩轉化為螺栓的預緊力， 不利於獲得更集中、更一致的螺栓預緊力。
因此，應採用扭矩法的擰緊控制策略，綜合考慮擰緊扭矩的大小、擰緊工具、擰緊策略程式和螺栓連線的風險等級。
1）扭矩控制，逐步擰緊。
扭矩控制的分步擰緊策略是指在單步、兩步或三步擰緊螺栓時，工藝所需的目標扭矩。
在實際擰緊過程中，一般目標擰緊較小，採用單步擰緊，目標擰緊較大，操作人員使用手動擰緊工具採用兩步擰緊，目標擰緊較大，採用自動控制擰緊工具，三步同時擰緊。
2）扭矩控制角度監控。
扭矩控制角度監控擰緊策略是指在螺栓擰緊過程中控制擰緊扭矩達到目標值，並監控擰緊角度是否在設定範圍內，擰緊角度一般從扭矩達到設定的擰緊扭矩值開始測量。
當使用手持式電動感測器扭矩扳手擰緊設計為使用扭矩法組裝的螺栓時，這種擰緊策略可監控非廢品，例如漏擰和卡死。
3）扭矩控制，角度和坡度監控。
扭矩控制角度和梯度監測擰緊策略，是指在螺栓擰緊過程中控制擰緊扭矩達到目標值，同時在設定範圍內監測擰緊角度和擰緊梯度，擰緊角度和擰緊梯度一般從扭矩到設定的擰緊扭矩值開始測量，擰緊策略為使用自動擰緊裝置進行多軸擰緊， 能有效監控螺栓中間擰緊過程中因套筒與螺栓未有效嚙合而導致的擰緊工具空轉問題。
3.2 角度控制扭矩監控方法。
角度控制扭矩監測方法是以螺栓緊固和擬合為基礎，在彈性區域，螺栓預緊力與螺栓伸長率成正比，螺栓的伸長率與旋轉角度成正比，測量緊固過程中的旋轉角度，根據緊固工具擰緊策略方案和螺栓連線的風險等級，一般採取以下緊固措施。
1）旋轉控制扭矩監控方式。
角度控制扭矩監控擰緊策略是指在螺栓擰緊過程中控制擰緊角度達到目標值，並在設定範圍內監測擰緊扭矩，擰緊角度一般從扭矩達到設定的擰緊扭矩值開始測量。
這種擰緊策略廣泛應用於重要性較高的螺栓擰緊作業中，手持式電動感應扭矩扳手和固定式電動擰緊軸大多採用這種擰緊策略，對擰緊後螺栓的預緊力有顯著影響。
2）旋轉控制扭矩和梯度監測方法。
角度控制力矩和梯度監測擰緊策略是指在螺栓擰緊過程中控制擰緊角度達到目標值，同時在設定範圍內監測擰緊力矩和擰緊梯度，優化螺栓擰緊工藝引數。
主要包括以下四個方面的監測和管理：
1）加強合格管理的結果。
螺栓的擰緊結果作為螺栓可靠擰緊的直接依據，必須進行科學有效的合格管理。 一般情況下，螺栓擰緊的扭矩、角度資料和擰緊曲線可以依靠擰緊工具本身和配套的擰緊結果管理系統，建立自動合格判斷系統，對螺栓擰緊中出現的粘滑、卡住、螺紋損壞、零件壓縮、錯件、套筒脫落、扭矩超差和角度超差等問題進行監控和管理，採用適當的擰緊策略。
2）擰緊過程的穩定管理。
根據研究，操作人員、擰緊工具、裝配方法以及連線件和連線件的材料對螺紋連線的質量有重大影響。
軌道交通車輛轉向架組成裝配工人經過螺栓擰緊基礎知識和產品擰緊技能培訓後，企業使用的擰緊工具擰緊精度高，效能穩定，裝配方法需要經過設計計算和批量驗證後才能實施，螺栓及連線件採用嚴格的製造工藝，其效能一致性好， 一般能保證螺紋連線的質量。
但是，在產品長期持久的生產過程中，擰緊過程的穩定性對螺紋連線的可靠性也起著非常重要的作用，如果擰緊過程不穩定，會導致擰緊質量輸出不穩定，影響產品的可靠性，因此需要對擰緊過程的穩定性進行監控和管理。
擰緊過程的穩定性管理一般依靠擰緊管理系統或其他支援擰緊工具的第三方軟體對擰緊資料進行統計控制。
3）全生命週期管理。
軌道交通車輛輪對轉向架裝配的螺栓連線屬於高風險等級，所有擰緊資料均需根據客戶要求儲存至相關部件壽命結束。 同時，通過分析相關部件的螺栓緊固資料，還可以指導螺栓緊固工藝的優化。 在同類產品的後續開發中，可以通過擰緊資料分析來指導產品的螺栓選型和設計。
4）人工智慧緊縮曲線判斷系統。
由於螺栓擰緊曲線對螺栓擰緊質量具有重要的參考作用，由於螺紋擰緊配合的複雜性，同一裝配零件的螺栓擰緊曲線形貌呈現出複雜性和多樣性。
通過現有的螺栓擰緊曲線判斷系統，很難通過配套擰緊工具的螺栓擰緊曲線判斷，可以建立人工智慧習系統來判斷擰緊曲線的形狀。
04. 螺絲鈞的經驗與總結
隨著經濟的發展，城鎮化速度加快，對城市軌道交通的需求不斷增加。
軌道交通車輛可靠的螺栓連線，保證了列車的安全執行，採用TB T3246-2019新標準，採用螺栓的選型、設計和防鬆，採用科學合理的螺栓緊固策略，配合先進有效的螺栓緊固管理和監控系統，將有效提高時效性， 螺栓緊固質量評估的準確性和科學性，期待技術突破，解決發展中的問題，為實現交通強國做出新的更大的貢獻。
今天的話題分享到這裡，不合適歡迎批評和指正。