Draadmaat, voorspanning en koppel van railbouten zijn op elkaar afgestemd

Waarom de schroefdraadmaat het voorbelastingsplafond instelt

Voorspanning is de spanning die de bout draagt ​​na het vastdraaien, en het is wat feitelijk de lasplaat of de clipschouder vastklemt. De maximaal bruikbare voorspanning wordt beperkt door het spanningsgebied van het schroefdraadgedeelte, dat ongeveer met het kwadraat van de diameter groeit. Een M16-bout heeft een spanningsoppervlak van ongeveer 157 mm2; een M36-bout heeft een spanningsoppervlak van ongeveer 817 mm2, ongeveer 5,2 keer groter, dus bij hetzelfde gebruik van zijn bewijskracht kan de M36 ongeveer vijf keer de voorspanning van de M16 dragen. In ronde getallen voor railbevestigingsdiensten wordt een M16-bout van klasse 8.8 vastgedraaid tot een voorspanning in het gebied van 60 tot 80 kN, terwijl een M36 van klasse 10.9 kan worden vastgedraaid tot 450 kN. De sprong tussen aangrenzende maten is aanzienlijk: als u van M16 naar M20 naar M24 naar M30 stapt, wordt de beschikbare voorspanning bij elke stap met 50 tot 70 procent vergroot. Daarom verplaatsen lasplaatverbindingen voor zwaar transport zich naar M24 en hoger zodra de belasting dit vereist.

Koppel is slechts een middel om voor te laden

Bij spoorwerkzaamheden kan de installateur de boutspanning niet rechtstreeks meten, dus wordt het koppel gebruikt als praktische proxy. De relatie tussen koppel en voorspanning wordt bepaald door de spoed, de draadwrijving en de kopwrijving, samengevat in de klassieke koppelvergelijking gebruikt door VDI 2230: een vuistregel voor stalen bouten met normale smering is dat slechts ongeveer 10 tot 15 procent van het toegepaste koppel voorspanning wordt, en de rest wordt verbruikt door wrijving. Omdat de wrijving varieert afhankelijk van de coating, smering en oppervlakteconditie, kan hetzelfde koppel verschillende voorbelastingen op verschillende bouten veroorzaken; Dit is de reden waarom koppelreferentiewaarden altijd worden vermeld voor een gedefinieerde wrijvingstoestand en waarom er rekening moet worden gehouden met het effect van de oppervlaktebehandeling.

Bij thermisch{0}}gegalvaniseerde bouten is de draadwrijvingscoëfficiënt merkbaar anders dan bij zwart-geoliede bouten, dus het aanhaalmoment moet opnieuw-worden afgeleid van de daadwerkelijke coating- en smeringsstatus in plaats van te worden gekopieerd uit een algemene tabel. In de praktijk stellen technische organisaties het installatiekoppel in door kalibratie op de daadwerkelijke combinatie van bout, moer, ring en coating, en de waarden in de onderstaande snelle referentietabel gaan uit van schone, licht geoliede schroefdraad.

Praktische koppelreferentiewaarden

De volgende waarden zijn typische installatiekoppels voor railverbindingsplaten en bevestigingsbouten bij de algemeen gebruikte sterkteklassen, uitgaande van schone schroefdraad en normale smering; het zijn uitgangspunten voor een kalibratie en geen vervanging voor de koppelspecificatie van het project.

De sprong van M24 naar M30 verdubbelt grofweg het koppel en de voorspanning, daarom moet de aanhaalmethode veranderen met de specificatie.

Waarom hydraulische sleutels nodig zijn voor M24 en hoger

Een handmatige momentsleutel van het type klik- die gewoonlijk op het circuit wordt gebruikt, heeft een praktisch bovenbereik van ongeveer 400 N-m, wat lager is dan het ontwerpkoppel van een M24-bout van klasse 10.9 bij 800 tot 900 N-m en ver onder het gebied van 1500 N-m van een M30. Proberen deze waarden met de hand te bereiken is noch nauwkeurig, noch veilig. Hydraulische momentsleutels bestrijken het bereik van 500 tot 5000 N-m, passen het koppel soepel en zonder schokken toe en houden de doelwaarde vast met een herhaalbaarheid die doorgaans binnen ongeveer 5 procent ligt. Ze nemen ook de menselijke factor weg: met een handsleutel past elke installateur een andere kracht toe, en de spreiding in de voorspanning over een lasplaatverbinding is groot genoeg om sommige bouten bijna mee te geven en andere nauwelijks vast te draaien. Hydraulisch aandraaien, idealiter gevolgd door een koppelaudit, houdt de spreiding van de voorbelasting klein en het gewrichtsgedrag voorspelbaar.

Wat gaat er mis als draad en koppel niet overeenkomen?

Het te veel-aandraaien van een kleine bout is een klassieke installatiefout. De bout geeft mee in het gedeelte met schroefdraad, de permanente verlenging betekent dat de voorspanning niet kan worden gehandhaafd, en onder servicetrilling verliest de verbinding zijn klemkracht; de bout werkt dan onder buiging en vermoeidheid en breekt uiteindelijk, meestal bij de eerste ingeschakelde draad. Door het -aandraaien van een grote bout blijft de verbinding vanaf het begin los: de opening in de lasplaat gaat open en dicht onder elk wiel, de bout ondergaat afwisselend afschuiven en buigen, de uiteinden van de rail raken beschadigd en de geometrie van de verbinding verslechtert. Een verbinding die op deze manier los zit, vergt onderhoudsuren die niet in verhouding staan ​​tot de lengte ervan en is een bekende bron van spoor-einddefecten. De technische oplossing is altijd hetzelfde: selecteer de draadmaat zodat de vereiste voorspanning comfortabel binnen de boutcapaciteit ligt, en stel het koppel zo in dat de voorspanning wordt bereikt zonder dat de 80 tot 90 procent van de proefspanning wordt overschreden.

Lange schroefdraad en voorspanningsstabiliteit op zware-afstandslijnen

Bij zware-verbindingen is de lengte van de schroefdraad ook van belang. Een langere draadaangrijping vergroot het aantal belaste draden, verdeelt de belasting gelijkmatiger, vermindert de spanningsconcentratie bij de eerste draad en verlaagt de schuifspanning per eenheid aangrijpende lengte. Bouten met langere schroefdraadsecties tolereren ook meer elastische spanning, waardoor de verbinding de voorspanning kan vasthouden tijdens temperatuurcycli en herhaalde schokken. Dit is de technische reden waarom lasplaatbouten voor zware- afstanden worden gespecificeerd met langere draadlengtes en waarom vervanging door een autobout met korte- draad nooit acceptabel is bij gebruik op het circuit.

Veelgestelde vragen

Waarom is voorspanning belangrijker dan koppel zelf?

Omdat voorspanning de daadwerkelijke klemkracht is die ervoor zorgt dat de verbinding strak blijft en de componenten niet bewegen; koppel is slechts een praktische manier om voorspanning te produceren, en hetzelfde koppel kan onder verschillende wrijvingsomstandigheden verschillende voorbelastingen veroorzaken.

Welk aanhaalmoment is vereist voor een M24 railbout van klasse 10.9?

Het typische installatiekoppel ligt tussen 800 en 900 N-m bij normale smering, wat een voorspanning oplevert van ongeveer 160 tot 200 kN; de waarde moet worden gekalibreerd voor de daadwerkelijke coating en het smeermiddel.

Kan een handmatige momentsleutel M30-bouten correct vastdraaien?

Nee. Het ontwerpkoppel van een M30-bout van klasse 10.9 bedraagt ​​ongeveer 1500 N-m en meer, wat veel verder gaat dan het praktische bereik van handmatige- kliksleutels; een hydraulische momentsleutel is vereist.

Waarom hebben gegalvaniseerde bouten verschillende aanhaalmomenten nodig?

Omdat de zinklaag de wrijvingscoëfficiënt van de draad verandert, en daardoor de fractie van het koppel dat in voorspanning wordt omgezet; het aanhaalmoment moet opnieuw-worden afgeleid voor de toestand van het gegalvaniseerde oppervlak, meestal met gesmeerde schroefdraad.

Wat gebeurt er als een bout voorbij de opbrengst wordt aangedraaid?

De bout rekt permanent uit, de voorspanning ontspant zich tot onder de ontwerpwaarde en onder trillingen wordt de verbinding losser; de bout voert dan vermoeidheidscycli uit tijdens het buigen en faalt doorgaans bij de draadwortel.

Hoe wordt de juiste voorbelasting ter plaatse geverifieerd?

Met een koppelaudit met behulp van een gekalibreerde sleutel, door de extra draaihoek te meten, of met een directe spanningsindicator zoals een last-aangevende sluitring; het acceptatiecriterium is een voorspanning binnen de gespecificeerde band, niet alleen de aflezing van de sleutel.