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永不松动的中国高铁螺母

发布时间:2021-01-20

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众所周知,高铁运营时,高速行驶的列车和铁轨不断接触,形成的震动非常大,一般的螺丝在这种震动中会被震松震飞,为避免事故发生,必须时常检查并重新拧紧,这需要花费令人难以想象的人力和费用。不想被震飞,那么就需要螺丝和螺母丝丝入扣,永不松动才行。

然而,网上一直流传,中国高铁动车小小的螺母却不得不采用进口的,那就是只有45名员工的小企业日本哈德洛克工业株式会社的永不松的螺母。哈德洛克永不松动螺母的原理非常简单,是在一个螺丝钉上使用呈“凹”“凸”形状的两种螺母。下方呈凸状的螺母,在加工时中心稍许错动(偏心加工),起到楔子的作用。上方呈凹状的螺母,则不作偏离中心的加工(圆形加工),于是形成了锤子揳打楔子的功能。这样的两个螺母合二为一,松动问题就迎刃而解了。

那么这一切是真的吗?其实,世界上没有永不松动的螺丝,就像“永动机”只存在于理论中一样,所谓的“永不松动”的紧固件其实不过是具有较强的防松性能而已,紧固件安装之后,在特定的使用环境下,很长时间内不必担心紧固件会松动。

从这种意义上来看,中国早就研发了“永不松动”的紧固件。早在2002年青藏铁路建设中,要求轨道经过青藏高原的无人区时,压在钢轨弹条扣件上的紧固件就能做到常年免维护。在经过反复讨论认证和试验之后,在美国施必牢防松紧固件的基础上,中国自主开发了一种新的防松紧固件,成功地解决了这一难题。十几年过去了,没有发生过一起紧固件松动事故。所以,中国早就掌握了研发和制造出防松紧固件的“**技术”。

所谓的哈德洛克紧固件其实是靠两个螺母一起工作的,其中第二个螺母依靠偏心的压力来锁紧**个螺母,以达到防松的目的。但相信有经验的工程师能够**时间发现问题所在:在施加偏心的压力时,螺母和螺栓的螺纹咬合必然会偏向一边,螺纹受力不均匀。同时,螺栓在使用时除了正常的拉应力外又附加了弯曲应力,这将严重地影响紧固件的疲劳强度,即在受到交变力下长期工作的能力,必然使螺栓的疲劳寿命下降。比如,在发动机内的联杆,缸盖,飞轮等关键部位,都对疲劳强度有很高的要求。哈德洛克紧固件是不能在这些关键部位使用的。

无论是火箭、飞机、汽车还是轨道交通,先进制造业之所以“先进”,必须有个基础:零部件得先进,不能拖后腿。防松螺母就是*不起眼的零件,各种机器的装备都少不了它。但也正是在这种越是基础、越不起眼的地方,我国和发达国家的差距就越大。
国内厂商防松螺母技术看上去很传统,国外早就有了,但技术门槛并不低。这项技术*早被应用于美国的航天领域,1996年专利到期后,才慢慢向民用领域推广。和IT领域短短几年就会掀起一轮行业革命不同,机械行业要掀起一场技术革命,动辄需要50年甚至更长的时间。也正因此,一个小小的螺母要实现升级换代,耗时往往比一些“高大上”的项目多得多,但再“高大上”的项目,必须有基础零件作为支撑。
目前国内的紧固件产业越做越大,同时也越做越强,而反观日本,制造业的神话已经破灭。2017年10月,日本神钢造假的事件闹得沸沸扬扬,波及到的产业达数百家;同年12月日本新干线车体现严重裂缝险酿重大事故,所以说,并非“国外的月亮更圆”,要对中国的制造业以及紧固件行业抱有信心。