Metodi per migliorare la resistenza a fatica dei bulloni ferroviari
Il raggio massimo del raccordo della filettatura della radice del bullone del binario è determinato dalla geometria della filettatura, che non può essere aumentata arbitrariamente. Per aumentare il raggio del raccordo e migliorare la resistenza alla fatica, dobbiamo modificare la struttura del bullone e del dado. Ma a causa dell’enorme utilizzo di bulloni e dadi ferroviari, in riferimento alla modifica delle loro strutture, dobbiamo considerare costi di produzione e costruzione più elevati.
3.1 Per modificare il raggio minore del bullone del binario
Il raggio massimo del profilo filettato inferiore triangolare comune è 0.14433753375P, premettendo di mantenere invariato il profilo filettato di base, se vogliamo aumentare ulteriormente il raggio massimo, possiamo farlo attraverso il raggio minore del bullone fisso, che è, per aumentare il raggio minore della filettatura esterna.
3.2 I profili filettati sia del bullone che del dado adottano la forma ad arco circolare
Con la premessa che il profilo della filettatura del dado rimane invariato, l'aumento del raggio del raccordo del profilo della filettatura della radice del bullone è ancora limitato. Per ridurre ulteriormente la concentrazione dello stress alla radice e migliorare la resistenza alla fatica del bullone del binario, possiamo farlo modificando la struttura della connessione del bullone, ad esempio utilizzando un dado tensionatore, un dado scanalato e un dado obliquo interno, per modificare la distribuzione del carico della filettatura. Ma i cambiamenti nella struttura causeranno un aumento dei costi di produzione e il consumo di bulloni e dadi ferroviari è elevato, quindi questo metodo viene adottato raramente.
Dopo che il taglio aumenta in profondità nella posizione del raggio minore della radice, aumenta anche il raggio del raccordo. Se il profilo della filettatura del dado viene modificato simultaneamente e abbinato al bullone anch'esso modificato nella forma ad arco circolare, ciò aumenterà ulteriormente il raggio del raccordo, ma non aumenterà anche il costo di produzione del dado. In base a ciò, il raggio massimo dovrebbe essere Rmax=5Pcos30 gradi /16 =0.2706329P. Quando il passo P=3mm, Rmax=0.8113 8988mm.
All'aumentare del raggio minore del bullone, aumenta ovviamente il raggio di raccordo della radice del bullone. Secondo tale raggio, il fattore di concentrazione delle sollecitazioni è calcolato essere 3,14 e la differenza è 0,67, rispetto all'aumento del bullone (R=0,5 mm), la riduzione relativa è circa il 17,59%. Il fattore di concentrazione delle sollecitazioni è ovviamente ridotto e la concentrazione delle sollecitazioni nella radice del bullone viene alleviata in modo significativo.
Considerando che il fattore di concentrazione delle sollecitazioni di un bullone comune è R=5,98 mm e che il fattore di concentrazione delle sollecitazioni è 3,14 quando si modificano simultaneamente i profili di filettatura del bullone e del dado, la differenza tra i due fattori è 2,84 e la riduzione relativa è 47,49%. Pertanto, il cambiamento della struttura ha notevolmente migliorato la resistenza alla fatica e la durata del bullone ferroviario.