高大上的高铁背后, 小而微的小精灵功不可没!

发表于 讨论求助 2020-03-25 16:42:54

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参考资料:工业文摘


高铁运营时,高速行驶的列车和铁轨不断接触,长期与铁轨摩擦,震动非常大,一般的螺母经受不住,很容易松动脱落,满载乘客的列车就可能会有解体而造成车毁人亡的危险。所以螺母很关键,一定不能松动。

别小看这个小而微的精灵,说起来还有一个经典的故事。



日本引以自豪的高速铁路“新干线”,由16节车厢编组的列车上使用了2万个螺丝。在时速250公里的行进中,若固定螺丝的螺母发生松动,导致重要装置脱落,就会酿成重大事故。


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。Hard Lock工业(东大阪市)的总经理若林克彦发明的永不松动的“Hard Lock螺母”以其低成本坚实可靠地支撑着新干线的安全行驶。



这就是只有45名员工的小企业日本哈德洛克(Hard Lock)工业株式会社的永不松的螺母。


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。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。


这个要求看起来很简单,但是要满足它并不容易。你想,世界上做螺丝螺母的企业可以说是多如牛毛,但是能生产这种永不松动的螺母的企业有几家呢?只有一家。这就是哈德洛克工业株式会社。


其实,哈德洛克工业株式会社的社长若林克彦早在1961年就发明了不会回转的螺母U螺母。那是参加工作5年后,若林参观了大阪的一次国际工业产品展会,他在从展会中拿回的一袋子资料和样品中得到了灵感。就在这些资料样品中有一种防回旋的螺母吸引了若林的注意力。


若林看到了这种螺母的市场潜力,但是这种螺母结构复杂,价格很高,就想用更简单的结构来代替这种复杂的防回旋螺母。最终功夫不负有心人,没多长时间,若林就开发出了一种结构简单的防回旋螺母。


28岁的若林把这种防回旋螺母命名为U螺母,并为此创立了一家公司来生产和销售这种螺母。这是若林创立的第一家公司——富士精密制作所。若林开发出这种防回旋螺母只用了1个多小时,但是把它推广到市场上却用了两年多的时间。随着销售额的增加,若林的信心也大为增加,打出“绝不松动的螺母”广告。


没想到这句广告词给若林带来了麻烦。装配在挖掘机和打桩机上的U螺母因为震动太大而出现了松动的现象。


一些客户就来起诉。当时富士精密制作所每月销售已经达到1亿日元,出现松动的现象并不普遍,公司的很多人把那句“绝不松动的螺母”也仅仅当做一句广告词来看待,所以并没有把这些起诉当回事。但是若林不这么想。


他说既然公开声明这种螺母是绝不松动的螺母,那就应该做得在任何条件下都不会松动。可是这点能做到吗?合作伙伴都持怀疑态度。


为了坚持自己的信念,若林不得已离开了自己创立的公司,带走的只是U螺母的专利。1974年,若林为了生产绝不松动的螺母又开始白手起家创立了第二家企业——哈德洛克(Hard Lock)工业株式会社。


若林从古代木结构建筑中的榫头上得到灵感,发明了螺母中增加榫头的永不松动的螺母。但是等待他的竟然是和第一次创业时一样的漫长而痛苦的推广之路。由于这种Hard Lock螺母的结构比一般螺母复杂,成本也高,所以销售价格比普通的螺母要高30%左右。这成了这种螺母推广的最大障碍。


在Hard Lock螺母没有销售额的时候,这家新公司除了靠U螺母的专利费之外,若林还不得不做一些其他工作来维持这家公司的运营。终于有一家铁路公司采用了若林的产品,证明了这种绝不松动螺母的实力。


铁路公司非常需要耐震防松的螺母,而日本铁路公司又非常多,这给若林的新公司带来了发展机会,日本最大的铁路公司JR公司最终也采用了Hard Lock螺母,并且全面用于日本新干线。


Hard Lock螺母成了全世界唯一的绝不松动的螺母,不仅在日本得到广泛使用,而且在世界各地的主要桥梁和建筑物中也可以看到这种螺母的存在。当然,hardlock螺母的成功也会吸引很多的模仿者进行模仿。


实际上hardlock螺母的原理结构都是比较简单,哈德洛克公司工业在其网站上对此有详细的介绍。虽然模仿者很多,但成功者几乎没有,这就是技术的关键。虽然你知道这种加榫头的螺母的原理和结构,可是你就是生产不出绝不松动的螺母,这就是人家的拿手绝活。


从上面的介绍来看,好像这种螺母的发明并不困难,推广倒是很困难的事。实际上这是一种错觉。发明这样结构的螺母的确不是很难,但是,真正地把这种发明变成实实在在的绝不松动的螺母,还是需要在使用中不断地改进。


从这家公司的设立到日本最大的铁路公司的全面使用,若林用了近20年的时间。这个20年中的不断技术改进,才使Hard Lock螺母成了世界上唯一的绝不松动的螺母。


哈德洛克公司在网页上特地注了一笔:本公司常年积累的独特的技术和诀窍(knowhow),对不同的尺寸和材质有不同的对应偏芯量,这是Hard Lock螺母无法被模仿的关键所在。


看见了吧,人家把这种螺母的原理和结构都明白地告诉你了,但是实际的生产还需要特殊的经验,这就是技术,这就是诀窍(knowhow)。


没有这种技术,你就是看懂了这种螺母的原理,也无法生产出来。日本的很多企业都有这种你怎样学也会不会的独一无二的技术。


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这种螺母的结构和原理,如下。


楔子与锤子二合一的螺母



“Hard Lock螺母”的构思十分简单,就是在螺母与螺丝之间揳入楔子以发挥防止松动的作用。上图)但是,若在施工现场将楔子一一揳入要使用的螺母,则既没有效率也不现实。怎样才能使螺母具备有楔子的功能呢?若林进行了一番冥思苦想。



他想到的方法,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。(上图)这样的两个螺母合二为一,松动问题就迎刃而解了。


螺母改变了人生



1973年底,若林在路经自家附近的住吉大社(大阪市住吉区)时,仰望入口处高大的牌坊,脑中突然闪过“揳进那种楔子就不会松动”的念头……。他立刻动手,在螺母和螺钉的缝隙中打进揳子,结果可谓“正中下怀”。从熟悉的神社得到启示,若林说:“这或许是天启。”


成立Hard Lock工业


若林坚信“Hard Lock螺母”的成功,并决定为其豁出一切,于1974年成立了现在的公司。他将“U螺母”事业几乎无偿地出让给了公司的有关人员。至今“U螺母”仍作为与“Hard Lock螺母”相匹敌的竞争商品,畅销于市场。


“Hard Lock螺母”于1976年被日本关西的私营铁路大企业采用,专门用在电力设备上,此后事业得到迅速发展。


在被认为是世界上最严格的NAS(美国国家航空航天标准)振动试验中,“Hard Lock螺母”也显示了不凡的成绩。


虽然在价格上比一般螺母高出4到5倍,然而一旦拧紧就无需维修,可以节省庞大的保养检修费用。


迄今为止,“Hard Lock螺母”已被澳大利亚、英国、波兰、中国、韩国的铁路所采用,台湾的新干线(台湾高铁)也保持了开业以来无人身事故的记录。BBC(英国广播公司)在验证2006年英国国内发生的铁路事故的纪实节目中,介绍了“Hard Lock螺母”的有效性,此后,该国的铁路部门当机立断,全面引进了“Hard Lock螺母”。


除了铁路外,世界最长吊桥日本的“明石海峡大桥”、世界最高的自立式电波塔“东京天空树”、美国的航天飞机发射台、海洋钻探机等国内外许多国家和地区,都采用了“Hard Lock螺母”。


来自飞机制造商的交易


若林在“Hard Lock螺母”扬名世界的今天,仍然埋头于技术革新,相继开发出提高操作效率的“单一螺母”、防止轴承松动的“轴承专用螺母”等新产品。此外,他们目前还在与世界最大的飞机制造商美国的波音公司、欧洲的劳斯莱斯公司进行交涉,开发用于飞机的轻量产品。


若林是为数不多的铁路模型收藏家,他说在摆弄铁路模型时,脑中也会闪现出灵感。工厂的2楼还开设了藏品展示区,成人10人可乘坐的迷你列车行驶在一周100米的铁路线上。据说来工厂参观的客人乘上后各个兴奋不已。若林说无论在工作上还是兴趣爱好上,“能让大家高兴,比什么都快乐。”连接铁轨的螺丝钉上使用的,当然是“Hard Lock螺母”,它切实保障了乘客的安全。



还记得那个很久前的悲剧吗?


美国挑战者号航天飞机,1986年1月28日在美国佛罗里达州发射升空,因其右侧固体火箭助推器的O型环密封圈失效,毗邻的外部燃料舱在泄漏出火焰的高温烧灼下结构失效,使高速飞行中的航天飞机在空气阻力作用下解体,机上7名宇航员全部罹难。


小小的密封圈,引起如此大的灾难和损失!


对于高铁而言,防松螺母,虽小但重要性不言而喻。这一切都需要精益求精的严谨工匠精神和不懈追求。



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