СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
METHOD OF FABRICATION OF BOLT CONNECTION

Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к соединению деталей и конструктивных элементов железнодорожного пути, работающих в условиях вибрации.
При прохождении поезда болтовые соединения подвергаются сильной вибрации, что приводит к ослаблению крепления болтов и гаек.
При текущем содержании стрелочных переводов, как на деревянном, так и на железобетонном основании, большой процент от общего объема работ приходится на работы по подтяжке ослабших и закреплению выпавших болтов и гаек.
Известно резьбовое соединение деталей, приведенное в патенте РФ №2207452, МПК F16B 31/00, дата подачи заявки 06.10.1999 г.
Сущность конструкции резьбового соединения деталей состоит в том, что две детали, соединенные крепежным элементом в виде болта или винта, контактирующим по резьбе с одной из деталей, имеют за плоскостью стыка деталей перед его резьбой кольцевую проточку.
Проточка обеспечивает срез крепежного элемента на ранее указанной плоскости стыка со стороны другой детали.
Данное резьбовое соединение имеет следующий недостаток: оно предназначено для легкого извлечения части болта в случае его среза или заедания резьбы, но оно не обеспечивает надежность соединения при вибрации, создаваемой колесными парами поезда.
Известен способ предварительного натяжения элемента крепления, изложенный в конвенционной заявке №935330, дата подачи заявки 30.11.1993 г., номер и дата международной или региональной заявки F 194/00539 (30.11.94 г.).
Способ для предварительного натяжения элемента крепления включает у одного конца элемента прикрепление узла предварительного натяжения его первой областью, а вторая область узла поддерживается жесткой конструкцией, относительно которой происходит расширение предварительного натяжения. Причем узел предварительного натяжения содержит в себе между жесткой конструкцией и концом элемента крепления в упомянутой первой области запоминающий форму металл, который нагревают до температуры фазового перехода, когда он расширяется посредством изменения фазы - растягивает элемент крепления. Затягивающий элемент, прикрепленный к элементу крепления и имеющий возможность перемещаться относительно детали, ограничивающей перемещение элемента крепления в направлении расширения, затягивается путем перемещения относительно упомянутой детали ближе к подлежащей соединению детали с помощью крепления, после чего элемент крепления затягивают окончательно.
Предложенный способ предварительного натяжения элемента крепления трудоемкий и требует много времени, при этом, как правило, ремонт железнодорожного пути производят в «окна» между поездами.
Наиболее близким прототипом является способ изготовления болтового соединения для работы в условиях вибрации, предложен в патенте РФ №2256108, МПК F16B 31/00, дата подачи заявки 22.12.2003 г.
Способ изготовления болтового соединения включает нанесение на рабочую часть заготовки болта материала с эффектом памяти формы (ЭПФ) и сборку конструкции. В качестве материала с ЭПФ используют нитинол, который наносят на поверхность заготовки до получения резьбы.
Резьбу получают накаткой при температуре мартенситных превращений нитинола и при этой же температуре производят сборку конструкции с последующим нагревом болтового соединения до возникновения между резьбовой частью болта, покрытой нитинолом, и резьбовой частью соединяемых элементов прессовой посадки.
При разборке болтового соединения осуществляют его охлаждение.
В результате повышается надежность болтового соединения, работающего в условиях вибрации.
Вместе с тем использовать этот способ изготовления болтового соединения не очень эффективно из-за того, что необходимо нагревать болтовое соединение до возникновения между резьбовой частью болта, покрытого нитинолом, и резьбовой частью соединяемых элементов прессовой посадки.
Задачей предлагаемого технического решения является способ повышения надежности болтового соединения в условиях повышенной вибрации железнодорожного пути, получая при этом соединение, не подверженное влиянию воды, масел, кислот, щелочей, органических растворителей и предохраняющее элементы болтового соединения от коррозии, тем самым увеличивая срок их службы.
Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления болтового соединения преимущественно для работы в условиях вибрации включает нанесение на резьбовую часть болтового соединения материала в виде анаэробного герметика, например, марки «Унификс П1».
Анаэробный герметик, например, марки «Унификс П1» благодаря затвердению повышает котезионную прочность и тем самым предупреждает развинчивание гаек и болтовых соединений. Анаэробный герметик наносят на резьбовую поверхность так, чтобы были заполнены впадины резьбы. Нанесенный слой анаэробного герметика выравнивают путем прогонки гайки.
2
После чего завинчивают гайку с моментом затяжки, равным 150÷200 Н·м (15,0…20,0 кгс/м), и выдерживают 20-30 минут до отвердения анаэробного герметика.
В условиях работы болтового соединения при отрицательных температурах окружающего воздуха на резьбовую поверхность прежде наносят активатор, например, типа К101М.
Более подробно предлагаемый способ изготовления болтового соединения включает следующие операции:
1. Перед использованием материала, например, типа «Унификс П1» встряхнуть флакон до получения однородной массы.
2. Произвести ослабление гайки резьбового соединения на расстояние, равное общей резьбовой поверхности болта и гайки.
3. Нанести материал на резьбовую поверхность болтового соединения, при этом толщина наносимого слоя зависит от степени износа резьбы.
4. Колебательным движением «вперед-назад» навинтить гайку с целью равномерного распределения стопорного материала в резьбовом зазоре между болтом и гайкой.
5. Сразу после нанесения герметика производят окончательное завинчивание гайки с нормативным значением крутящего момента.
6. Отверждение (схватывание) герметика в резьбовых соединениях верхнего строения пути начинается через 20-30 минут после сборки. Рабочую прочность резьбовые соединения получают через 3 часа при температуре 15-20°С.
Механизм анаэробной полимеризации герметика зависит от влияния температуры. Наиболее предпочтителен переход герметиков в твердое состояние без дополнительных затрат энергии.
Этим условиям удовлетворяют одноупаковочные составы герметиков на основе диметакрилловых эфиров, которые в твердом состоянии прекрасно сопротивляются воздействию вибрации. Они полимеризуются по анаэробной реакции, когда отсутствие контакта с кислородом вызывает образование в мономере полимерных связей.
Жидкий герметик остается неактивным до тех пор, пока он находится в контакте с атмосферным кислородом.
Если герметик лишается доступа кислорода, например, при соединении двух достаточно развитых поверхностей, происходит быстрое отверждение.
При попадании герметика, например, «Унификс П1» в зазор между резьбами болта и гайки прекращается поступление кислорода, пероксиды преобразуются в свободные радикалы. Ионы металла ускоряют процесс распада пероксидов и образование свободных радикалов.
Отвержденное состояние представляет собой твердую структуру со сшитыми полимерными цепочками.
При работе болтовых соединений в условиях пониженных температур для ускорения аэробных реакций могут применяться активаторы, например, марки К101М. Активатор наносится на резьбовую поверхность, выдерживается в течение 3-5 минут до высыхания, после чего наносится анаэробный герметик, например, «Унификс П1».
Активатор представляет раствор соли активного металла в легколетучем растворителе, после испарения растворителя на поверхности остаются ионы активного металла, которые в 2-3 раза ускоряют процесс образования полимера и повышают его котезионную прочность.
Предложенный способ изготовления болтового соединения был апробирован на Забайкальской и Восточно-Сибирской железных дорогах.
Всего было закреплено 147 вертикальных болтов крепления башмаков рамного рельса, клемм КД, башмаков контррельсового рельса и 18 горизонтальных болтов крепления контррельса к контррельсовому рельсу. Испытания показали, что на опытном участке за 3 месяца раскручивания болтовых соединений не было, при этом на контрольном участке были проведены работы по подтяжке 144 болтовых болтов.
Преимуществами предлагаемого способа изготовления болтового соединения является повышение устойчивости соединения от воздействия вибрации, исключение влияния на него воды, масел, кислот, щелочей, органических растворителей и предохранение элементов болтового соединения от коррозии, тем самым увеличивая срок их службы.