Skinneboltgjengestørrelse, forspenning og momenttilpasning

Hvorfor trådstørrelsen setter forhåndsbelastningstaket

Forspenning er spenningen bolten bærer etter tiltrekking, og det er det som faktisk klemmer fiskeplaten eller klipsskulderen. Den maksimale brukbare forspenningen er begrenset av spenningsområdet til gjengeseksjonen, som vokser omtrent med kvadratet på diameteren. En M16-bolt har et spenningsareal på ca. 157 mm2; en M36-bolt har et spenningsområde på omtrent 817 mm2, omtrent 5,2 ganger større, så ved samme utnyttelse av bevisstyrken kan M36 holde omtrent fem ganger forspenningen til M16. I runde tall for skinnefesteservice er en M16-bolt i grad 8.8 strammet til en forspenning i området 60 til 80 kN, mens en M36 i grad 10.9 kan strammes mot 450 kN. Spranget mellom tilstøtende størrelser er betydelig: Å gå fra M16 til M20 til M24 til M30 øker den tilgjengelige forbelastningen med 50 til 70 prosent ved hvert trinn, og det er grunnen til at tunge-drag fiskeplateskjøter flyttes til M24 og høyere så snart belastningen krever det.

Dreiemoment er bare et middel til å forhåndslaste

Ved sporarbeid kan ikke installatøren måle boltspenningen direkte, så moment brukes som praktisk proxy. Forholdet mellom dreiemoment og forspenning styres av gjengestigningen, gjengefriksjonen og hodefriksjonen, oppsummert i den klassiske dreiemomentligningen brukt av VDI 2230: en tommelfingerregel for stålbolter med normal smøring er at bare rundt 10 til 15 prosent av det påførte dreiemomentet blir forbrukt av friksjonen, og resten er. Fordi friksjon varierer med belegg, smøring og overflatetilstand, kan det samme dreiemomentet gi forskjellige forspenninger på forskjellige bolter; dette er grunnen til at momentreferanseverdier alltid oppgis for en definert friksjonstilstand og hvorfor effekten av overflatebehandlingen må tas i betraktning.

For varm-galvaniserte bolter er gjengefriksjonskoeffisienten merkbart forskjellig fra svarte-oljede bolter, så tiltrekkingsmomentet må re-avledes for den faktiske belegg- og smøretilstanden i stedet for å kopieres fra en generell tabell. I praksis setter ingeniørorganisasjoner installasjonsmomentet ved kalibrering på den faktiske kombinasjonen av bolt, mutter, skive og belegg, og verdiene i hurtigreferansetabellen nedenfor antar rene, lett oljede gjenger.

Praktiske dreiemomentreferanseverdier

Følgende verdier er typiske installasjonsmomenter for skinnefiskeplater og festebolter ved de vanligste styrkegradene, forutsatt rene gjenger og normal smøring; de er utgangspunkt for en kalibrering, ikke erstatninger for prosjektets dreiemomentspesifikasjon.

Spranget fra M24 til M30 dobler omtrent dreiemomentet og forspenningen, og derfor må tiltrekkingsmetoden endres med spesifikasjonen.

Hvorfor hydrauliske nøkler kreves for M24 og over

En momentnøkkel av typen manuell klikk- som vanligvis brukes på bane, har et praktisk øvre område rundt 400 N-m, som er under designmomentet til en M24-grad 10,9-bolt ved 800 til 900 N-m og langt under 1500 N{{9}0}m-området til en M24-bolt. Å forsøke å nå disse verdiene for hånd er verken nøyaktig eller trygt. Hydrauliske momentnøkler dekker området 500 til 5000 N-m, påfører dreiemoment jevnt uten støt, og holder målverdien med en repeterbarhet vanligvis innenfor ca. 5 prosent. De fjerner også den menneskelige faktoren: med en manuell skiftenøkkel, bruker hver installatør en forskjellig kraft, og spredningen i forspenningen over en fiskeplateskjøt er stor nok til å la noen bolter nesten gi etter og andre knapt stramme. Hydraulisk stramming, ideelt etterfulgt av en momentrevisjon, holder forspenningsspredningen liten og leddoppførselen forutsigbar.

Hva går galt når gjenger og dreiemoment ikke stemmer overens

Over-å trekke til en liten bolt er den klassiske installasjonsfeilen. Bolten gir etter i den gjengede delen, den permanente forlengelsen betyr at forspenningen ikke kan opprettholdes, og under servicevibrasjoner mister skjøten sin klemkraft; bolten arbeider deretter under bøyning og utmatting og til slutt brudd, vanligvis ved den første gjengen som er i inngrep. Under-tiltrekking av en stor bolt lar skjøten være løs fra starten: fiskeplategapet åpnes og lukkes under hvert hjul, bolten ser vekslende skjæring og bøyning, skinneendene svirrer, og skjøtens geometri forringes. En skjøt som er løs på denne måten bruker vedlikeholdstimer uforholdsmessig med lengden og er en kjent kilde til skinne-endefeil. Den tekniske løsningen er alltid den samme: velg gjengestørrelsen slik at den nødvendige forspenningen er komfortabelt innenfor boltkapasiteten, og still inn momentet slik at forspenningen oppnås uten å overskride ca. 80 til 90 prosent av prøvespenningen.

Lange tråder og forhåndsbelastningsstabilitet på tunge-trekklinjer

På tunge-trekkforbindelser har også lengden på den innkoblede tråden betydning. Et lengre gjengeinngrep øker antallet belastede gjenger, fordeler lasten jevnere, reduserer spenningskonsentrasjonen ved den første gjengen og reduserer skjærspenningen per enhet av inngrepslengde. Bolter med lengre gjengede seksjoner tåler også mer elastisk belastning, noe som hjelper skjøten å holde forbelastningen gjennom temperatursykluser og gjentatte støt. Dette er den tekniske grunnen til at tunge-trekkplatebolter er spesifisert med lengre gjengelengder, og hvorfor erstatning med en kort-gjenget bilbolt aldri er akseptabelt i sporbruk.

FAQ

Hvorfor er forspenning viktigere enn selve dreiemomentet?

Fordi forspenning er den faktiske klemkraften som holder skjøten tett og komponentene fra å bevege seg; dreiemoment er kun en praktisk måte å produsere forspenning på, og samme dreiemoment kan gi ulike forspenninger under ulike friksjonsforhold.

Hvilket dreiemoment kreves for en M24 klasse 10.9 skinnebolt?

Typisk installasjonsmoment er i området 800 til 900 N-m med normal smøring, som gir en forspenning på omtrent 160 til 200 kN; verdien bør kalibreres for det faktiske belegget og smøremiddelet.

Kan en manuell momentnøkkel stramme M30-boltene riktig?

Nei. Designmomentet til en M30 klasse 10,9 bolt er rundt 1500 N-m og over, langt utenfor det praktiske området for håndholdte-klikknøkler; det kreves en hydraulisk momentnøkkel.

Hvorfor trenger galvaniserte bolter forskjellige momentverdier?

Fordi sinklaget endrer gjengefriksjonskoeffisienten, og derfor endrer brøkdelen av dreiemomentet som konverteres til forspenning; tiltrekkingsmomentet må re-avledes for den galvaniserte overflaten, vanligvis med gjengene smurt.

Hva skjer hvis en bolt strammes forbi kapasitet?

Bolten tar en permanent strekk, forspenningen slapper av under designverdien, og under vibrasjon løsner skjøten; bolten bærer deretter utmattingssykluser i bøyning og svikter typisk ved gjengeroten.

Hvordan verifiseres riktig forhåndsinnlasting på stedet?

Med en momentrevisjon ved hjelp av en kalibrert skiftenøkkel, ved å måle den ekstra dreievinkelen, eller med en direkte spenningsindikator, for eksempel en last som -indikerer skive; akseptkriteriet er en forhåndsbelastning innenfor det spesifiserte båndet, ikke bare skiftenøkkelavlesningen.