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1、高等教育自學(xué)考試畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)北京交通大學(xué)北 京 交 通 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)題目:輪軸損傷形式與檢修姓名: 專業(yè): 鐵道機車車輛 工作單位: 吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 職 務(wù): 學(xué)生 準考證號: 設(shè)計(論文)指導(dǎo)教師: 發(fā)題日期:2011年4月20日完成日期:2011年6月20日畢業(yè)設(shè)計(論文)評議意見書專 業(yè)鐵道機車車輛姓 名題 目輪軸損傷形式與檢修指導(dǎo)教師評閱意見成績評定: 指導(dǎo)教師:年 月 日答辨組意見答辯組負責(zé)人:年 月 日備注畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(論文)題目:輪軸損傷形式與檢修畢業(yè)設(shè)計(論文)內(nèi)容:本文主要論述鐵道車輛輪對車輪與車軸的損傷形式與檢修限度。主要內(nèi)
2、容有輪軸的各部分組成與結(jié)構(gòu)簡述,重點側(cè)重于車軸的損傷形式與損傷原因;車輪的損傷形式與損傷原因;輪軸的測量,包括踏面圓周磨耗、輪緣厚度、輪緣高度、輪緣垂直磨耗、輪輞厚度、輪輞外側(cè)碾寬、輪輞寬度、踏面擦傷及局部凹陷、踏面擦傷剝離深度、踏面擦傷、剝離長度等的測量以及損傷限度,輪軸修程的判定。畢業(yè)設(shè)計(論文)基本要求:1論文選題一定要結(jié)合實際選擇自己較熟悉的專業(yè)方向。通過論文的寫作解決工作中所遇到的實際問題,達到提高學(xué)員業(yè)務(wù)水平的要求2. 畢業(yè)論文選題避免假、大、空,要具體并有針對性。3論文寫作不得抄襲,可以借鑒別人的觀點,資料運用可以運用站細,要符合論文主題的要求。一、 重點研究的問題車軸的損傷形式
3、與損傷原因;車輪的損傷形式與損傷原因;輪軸的測量,包括踏面圓周磨耗、輪緣厚度、輪緣高度、輪緣垂直磨耗、輪輞厚度、輪輞外側(cè)碾寬、輪輞寬度、踏面擦傷及局部凹陷、踏面擦傷剝離深度、踏面擦傷、剝離長度等的測量以及損傷限度,輪軸修程的判定。主要技術(shù)指標1.鐵路貨車檢修技術(shù)規(guī)程 2.鐵路運營管理維修規(guī)程 3.鐵路貨車運用維修規(guī)程二、 進度計劃序號論文內(nèi)容日期完成情況(%)1確定論文設(shè)計題目,領(lǐng)取設(shè)計說明書4.20252調(diào)研搜集資料5.10253論文初稿5.15254初稿審核、修改6.20155定稿、編排、打印6.2010下達任務(wù)日期:2011年4月20日要求完成日期:2011年6月20日指導(dǎo)教師:王顏明開
4、題報告 鐵路貨車輪軸時貨車的重要部件之一,由車軸、車輪和滾動軸承采用過盈配合組裝在一起。輪軸指已壓裝滾動軸承的輪對,承擔(dān)著貨車承載、走行的功能,起著不可或缺的作用。由于輪軸承載著鐵路貨車的載重,受力的作用較大,而且在貨車運行時由于車軸與滾子之間的摩擦、踏面與鋼軌之間的摩擦等,使車軸與車輪經(jīng)常損傷。本文是在對輪軸的相關(guān)知識學(xué)習(xí),并且通過實踐觀察學(xué)習(xí),參考大量文獻資料之后,對車軸的損傷形式與損傷原因;車輪的損傷形式與損傷原因;輪軸的測量,包括踏面圓周磨耗、輪緣厚度、輪緣高度、輪緣垂直磨耗、輪輞厚度、輪輞外側(cè)碾寬、輪輞寬度、踏面擦傷及局部凹陷、踏面擦傷剝離深度、踏面擦傷、剝離長度等的測量以及損傷限度
5、進行研究論述。 摘 要本文主要論述總結(jié)鐵道車輛車輪與車軸的損傷形式與檢修限度。主要內(nèi)容有輪軸的各部分組成與結(jié)構(gòu)簡述,側(cè)重于車軸的損傷形式與損傷原因;車輪的損傷形式與損傷原因;輪軸的測量,包括踏面圓周磨耗、輪緣厚度、輪緣高度、輪緣垂直磨耗、輪輞厚度、輪輞外側(cè)碾寬、輪輞寬度、踏面擦傷及局部凹陷、踏面擦傷剝離深度、踏面擦傷、剝離長度等的測量以及損傷限度,輪軸修程的判定。關(guān)鍵詞: 車輪;車軸;損傷檢修目錄第1章 輪軸組成11.1 車軸11.1.1 車軸發(fā)展概述11.1.2 車軸各部分名稱及功用21.2 車輪31.2.1 車輪發(fā)展概述31.2.2 車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計41.2.3 車輪各部分的名稱及作用8第2章
6、 輪軸損傷形式92.1 車軸損傷形式92.1.1 車軸裂紋92.1.2 車軸磨損112.1.3 車軸彎曲112.2 車輪損傷形式122.2.1 踏面剝離122.2.2 踏面制動熱裂紋142.2.3 輪緣根部熱裂紋152.2.4 車輪踏面擦傷152.2.5 車輪踏面“斜裂紋”162.2.6 車輪踏面?zhèn)?62.2.7 踏面熔著172.2.8 輪緣裂紋及缺損172.2.9 車輪輪緣碾堆及輪輞外側(cè)面碾邊182.2.10 輻板孔裂紋18第3章 輪軸檢修193.1 輪軸測量及限度193.1.1 車輪踏面部位主要尺寸限度的測量193.1.2 車輪直徑的測量223.1.3 輪對內(nèi)側(cè)距離的測量223.1.4
7、軸身直徑的測量233.1.5 軸身打痕、碰傷及電焊打火深度的測量233.1.6 軸端螺栓孔螺紋的測量233.1.7 輪位差的測量243.1.8 軸承軸向游隙的測量243.2 輪軸無損檢測243.2.1 無損檢測和探傷243.2.2 輪軸無損檢測方法及部位253.3 輪軸修程判定283.3.1 輪對修程判定283.3.2 無軸箱雙列圓錐滾動軸承修程判定31參考文獻33第1章 輪軸組成1.1 車軸車軸是輪對的主要配件,它除了與車輪組成輪對外,兩端還要與軸承裝置配合,保證貨車安全運行。按其使用軸承的不同,車軸分為滑動軸承車軸和滾動軸承車軸。目前,我國鐵路貨車輪對絕大部分都采用滾動軸承及滾動軸承車軸,
8、但也有極少數(shù)貨車還在使用滑動軸承車軸及滑動軸承。 車軸發(fā)展概述鐵路貨車車軸最初裝用滑動軸承,有A型、B型、C型和D型及其他類型車軸。B型、C型、D型和E型車軸,軸身為變截面的紡錘形,材質(zhì)為碳素結(jié)構(gòu)鋼。隨著鐵路貨車由滑動軸承向滾動軸承轉(zhuǎn)化,20世紀70年代在4種滑動軸承的基礎(chǔ)上增加了使用滾動軸承的RB2型、RC2型、RD2型、RE2型、RC3型、RD3型、RC4和RD4型等8種車軸,軸身為等截面的平直形,材質(zhì)為專用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。針對40鋼車軸技術(shù)性能的不足,從80年代初開始,我國鐵路開展了含碳量0.5%的50鋼車軸的研究,以期提高車軸疲勞強度,延長車軸的使用壽命,研發(fā)了LZ50車軸鋼。2002
9、年取消了C型、RC2型,增加了RE2A型、RD3A型、RD4A型、RD3B型車軸,車軸材質(zhì)為LZ40鋼和LZ50鋼。由于鐵路貨車滾動軸承采用冷壓裝方式安裝和退缷,車軸軸頸表面發(fā)生損傷的數(shù)量逐步增加,為做到物盡其用,1993年RD2型車軸開始生產(chǎn)K1、K2等級,K1等級的車軸軸頸直徑比原型減少了0.5mm,K2等級的車軸軸頸直徑比原型減少了1mm。隨著載重的增加及速度的提高,帶有卸荷槽的車軸在軸頸卸荷槽部位發(fā)生了多起冷切事故,2003年3月起停止車軸K1、K2等級修并報廢正在使用的等級修車軸。2004年對RD2型車軸軸頸卸荷槽部位進行了研究改進(采用無卸荷槽結(jié)構(gòu)成型磨加工工藝;有卸荷槽的RD2型
10、車軸,軸頸根部圓弧半徑由R20改為R25,卸荷槽深度尺寸由0.20改為0.1,采用車削加滾壓加工工藝),當車軸軸頸等級修后定型D1等級軸。為滿足鐵路70t級鐵路貨車的使用需求,2005年又設(shè)計了25t周中的RE2B型車軸,其軸頸根部和防塵板座根部采用無卸荷槽形式,并縮短了軸頸載荷中心到根部的距離,材質(zhì)為LZ50車軸鋼。 車軸各部分名稱及功用一、滾動軸承車軸1中心孔:加工車軸和組裝、加工輪對時機床頂針孔支點,并可以作為校對軸頸。車輪圓度的中心。2軸端螺栓孔:安裝軸承前蓋或壓板,防止?jié)L動軸承外移竄出。3軸頸:安防軸承,承受垂直載荷。4卸荷槽:為磨削軸頸時便于砂輪退刀,其退刀槽的作用,可以減少軸承內(nèi)
11、圈組裝后與此處相互間的接觸應(yīng)力,有利于提高此處的疲勞強度。5軸頸厚肩:軸頸與防塵板座間的過渡圓弧,可防止應(yīng)力集中。6防塵板座:安裝軸承后檔并限制滾動軸承后移。7輪座前肩:防塵板座與輪座之間的過渡圓弧,可防止應(yīng)力集中。8輪座:固定車輪,時車軸的最大受力部分。9輪座后肩:輪座與軸身之間的過渡圓弧,可防止應(yīng)力集中。10軸身:車軸中間連接部分。11軸端倒角:軸端部設(shè)有1:10的倒角,其作用時在壓裝滾動軸承時起引導(dǎo)作用。二、滑動軸承車軸滑動軸承車軸與滾動軸承車軸各部分與功用基本相同,所不同的有以下幾點:1 增設(shè)軸領(lǐng):主要是防止軸瓦外移。2軸頸:安裝滑動軸承的軸瓦。3沒有軸端螺栓孔。4沒有卸荷槽。1.2
12、車輪車輪是鐵道車輛所有零件中最基本的零件。它不僅要承受輪軌之間的垂向、橫向動作用力和摩擦力,而且還要承受踏面制動時的熱負荷。它具有載重、導(dǎo)向、傳遞制動力和牽引力的功能。它的運用條件十分惡劣,經(jīng)常發(fā)生擦傷、剝離、掉塊、熱裂和疲勞損壞等損傷。其性能的好壞,對行車安全具有十分重大的影響。 車輪發(fā)展概述1988年1月正式頒布的我國第一個車輪產(chǎn)品標準GB86101988國家碾鋼車輪標準,把車輪分為A、B兩級,鐵路貨車車輪型號840B、840C、840D、840E,碾鋼車輪為斜輻板形式,輻板上沒有兩個直徑為45mm的工藝孔,車輪材質(zhì)為CL60。1984年以前鐵路貨車碾鋼車輪踏面一直采用錐形輪緣踏面外形,該
13、形式的缺點是輪緣磨耗比較嚴重,為了減輕輪緣磨耗,1984年研制了LM型磨耗形輪緣踏面外形。1991年,研制了S形輻板車輪,對于車輪的結(jié)構(gòu)做出了重大修改,強度高,耐熱性能良好。1996年GB86011988碾鋼車輪標準已經(jīng)不能適應(yīng)我國鐵路的發(fā)展對車輪使用性能的要求,為此制定了使用于時速120km及以下碾鋼貨車車輪的TB/T 28171997 鐵道部行業(yè)標準,采用了S形輻板取代了貨車車輪的斜輻板結(jié)構(gòu)形式,取消了輻板孔,輪輞厚度為65mm,型號HDS。為滿足減輕簧下質(zhì)量的要求,設(shè)計了輪輞厚度為50mm的S形輻板車輪,21t軸重的為HDSA型,25t軸重的為HESA型,這兩種車輪于2001年投入運用。
14、1999年制定了TB/T 10131999碳素鋼鑄鋼車輪技術(shù)條件,鑄鋼車輪材質(zhì)為ZL-B,車輪型號為840HDZ。根據(jù)減輕車輪質(zhì)量的要求,2000年8月,設(shè)計出新產(chǎn)品840HDZA型鑄鋼車輪;2001年3月新型薄輪輞840HDZB型鑄鋼車輪;2003年1月,設(shè)計了第一種鑄鋼車輪為軸重25t的840HEZB型車輪;新設(shè)計了840HDZC型薄輪輞鑄鋼車輪。 車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計車輪結(jié)構(gòu)由車輪直徑,輪輞、輪轂尺寸,轂輞距,輻板形狀,輪緣踏面外形所決定。每個尺寸和每部位形狀都有其特殊意義。車輪設(shè)計時需要對這些尺寸和形狀進行研究確定。一、車輪直徑車輪直徑對其本身及整個貨車都由較大影響。一方面車輪直徑越大,貨車重
15、心越高,貨車動力學(xué)性能越差。另一方面,增大車輪直徑,可以降低輪軌的接觸應(yīng)力,降低車輪磨耗率,增加車輪的熱容量,提高踏面制動熱負荷的承受能力,因此車輪直徑大小應(yīng)根據(jù)貨車情況綜合確定。但總的來說,貨車軸重越大,車輪直徑應(yīng)越大,以提高車輪的熱容量和增加輪軌接觸面積,減少踏面損傷和磨耗。另外,車輪直徑的取值還應(yīng)注意規(guī)格的標準化系列化問題,以利于車輪制造和檢修。目前鐵路貨車車輪直徑大多為840mm,特殊鐵路貨車車輪直徑為915mm。二、輪輞輪輞寬度尺寸主要取決于輪軌的搭載量。當輪對運行在曲線上時,外側(cè)車輪輪緣靠近鋼軌,內(nèi)側(cè)輪緣遠離鋼軌。只有內(nèi)側(cè)車輪踏面在鋼軌上的搭載量足夠,才能不使輪對脫軌。鐵路技術(shù)管理
16、規(guī)程規(guī)定,當曲線半徑在300m以下時,規(guī)矩應(yīng)加寬15mm。因此,最大規(guī)矩1435+15+6=1456mm。輪對最小內(nèi)側(cè)距為1354mm;輪緣最小厚度為23mm;車輪踏面外側(cè)倒角5mm;鋼軌頭部圓弧半徑R13mm;鋼軌內(nèi)側(cè)磨耗2mm;軌枕玩去。道釘松動等引起軌距擴大8mm;重車時車軸微彎引起輪對內(nèi)側(cè)距離減少2mm;輪軌安全搭載量按7mm考慮。根據(jù)上述數(shù)據(jù)算的輪輞最小寬度應(yīng)為120mm,考慮到貨車過駝峰時實施的制動,車輪外側(cè)面磨耗5mm,則輪輞最小寬度應(yīng)為125mm。目前鐵路貨車車輪輪輞寬度為135140.輪輞厚度通常指心輪輞厚度。對正常服役的車輪的判廢依據(jù)是輪輞剩余厚度,新輪輞厚度與輪輞報廢限度
17、之差為輪輞有限磨耗厚度。輪輞越厚,有效磨耗厚度就越大,但車輪自重也大。有效磨耗厚度越厚,車輪使用壽命越長,新舊車輪直徑差就越大。貨車檢修時,為了滿足貨車之間懸掛要求,經(jīng)常需要在心盤旁撐等位置增加調(diào)平墊板。如果新舊車輪直徑差過大,所需增加的墊板厚度相應(yīng)的厚,這樣心盤螺栓越容易折斷,同時也將增加檢修工作量。輪輞質(zhì)量占車輪質(zhì)量較大的比例,即輪輞質(zhì)量在很大程度上決定了車輪質(zhì)量。特別是鑄鋼車輪,由于澆鑄工藝原因,輪輞質(zhì)量越大,就要求輻板越厚,車輪質(zhì)量將更大。車輪質(zhì)量為簧下質(zhì)量,其質(zhì)量的增加對輪軌垂向動作用力有較大的影響。為了提高輪輞硬度以提高其使用壽命,生產(chǎn)中要對車輪踏面進行淬火處理。由于淬火工藝特性,
18、淬硬深度受到限制。輪輞越厚,內(nèi)部硬度越低,耐磨性能越差。雖然車輪使用壽命隨著輪輞厚度的增加而延長,但延長的比例越來越小。從車輪使用壽命的角度來考慮,輪輞應(yīng)越厚越好。但從車輪質(zhì)量和新舊車輪直徑差的角度來考慮,輪輞厚度應(yīng)越小越好。輪輞厚度尺寸各有利弊,應(yīng)根據(jù)貨車具體使用條件及上述各種影響因素綜合確定。目前鐵路貨車車輪輪輞厚度主要有50mm和65mm兩種。三、輪轂車輪和車軸考過盈配合組裝在一起,輪轂的主要作用是將車輪牢牢地固定到車軸上,其尺寸主要由輪軸配合所需要的緊固力所決定。鐵路貨車車輪輪轂長度名義尺寸均為178mm,輪轂厚度隨軸重的不同而變化。在輪轂長度尺寸和輪軸間配合過盈量一定的情況下,輪轂厚
19、度越厚,車輪質(zhì)量就越大、輪軸間的緊固力也越大。合理的輪轂厚度應(yīng)該是:在滿足輪軸緊固力要求的前提下,厚度盡可能地校,以減輕車輪質(zhì)量。四、轂輞距轂輞距是指輪輞內(nèi)側(cè)面與輪轂內(nèi)側(cè)面間的軸向距離,該值與輪對內(nèi)側(cè)距、車軸兩輪座之間的距離有關(guān),因此在選取轂輞距時不能僅從車輪的角度考慮,應(yīng)根據(jù)輪對內(nèi)側(cè)距與車軸協(xié)調(diào)考慮。目前鐵路貨車車輪該值為68mm。五、輻板形狀輻板的強度直接關(guān)系到行車安全,因此車輪輻板應(yīng)有足夠的強度。輻板形狀對車輪的結(jié)構(gòu)強度和剛度有較大的影響。較小的徑向剛度可使車輪具有較大的彈性,可以改善制動熱負荷作用下車輪的應(yīng)力狀態(tài)和降低輪軌動作用力,因此輻板的徑向剛度應(yīng)適當?shù)匦?。輻板的軸向剛度應(yīng)盡量大,
20、否則車輪將產(chǎn)生較大的軸向變形。軸向變形過大會改變輪軌正常接觸位置和輪緣角度,影響車輛運行性能,增加爬軌的可能性。一個好的輻板形狀,可以在不增加自重的條件下大幅度地提高車輪的結(jié)構(gòu)強度,改善車輪的剛度。輻板形狀有:直輻板、S形輻板、波浪形輻板、盆型輻板。六、輪緣踏面外形輪緣踏面外形設(shè)計時應(yīng)考慮與軌頭外形的配合,理想的輪軌型面配合狀態(tài)能有效地降低接觸應(yīng)力和磨耗,有助于改善列車通過曲線性能,有效地提高列車失穩(wěn)的臨界速度。同時設(shè)計的新踏面應(yīng)盡量與磨耗后的形狀接近,以降低修正踏面時金屬切削量。輪緣要有一定高度,過低易發(fā)生脫軌,若輪緣設(shè)計的過高,當踏面磨耗深度較大時輪緣頂部可能觸碰鋼軌魚尾板螺栓或魚尾板肩部
21、。輪緣高度一般在2630mm之間??紤]通過道岔安全,車輪輪徑越小,輪緣應(yīng)越高。輪緣有防止車輪脫線的功能,為防止低速車輪爬軌和高速車輪跳軌,輪緣外側(cè)面與水平面之間應(yīng)有足夠的輪緣角,一般在6070,過小容易爬軌,不能保證安全,過大使修復(fù)外形時切削量增加,且當輪對有沖角時輪緣頂部易與鋼軌發(fā)生接觸。輪緣踏面形狀主要取決于線路情況和列車運行速度,而與車輪本身結(jié)構(gòu)無關(guān)。當運行的線路和列車的速度沒有較大變化時,即使車輪結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,其踏面形狀也無需改變。通常狀況下踏面采用標準形狀。目前鐵路貨車只有一種輪緣踏面外形,即LM型(磨耗形踏面外形),其輪輞寬度為135mm;由車輪內(nèi)側(cè)面到踏面上70mm處的點叫基準
22、點;由車輪內(nèi)側(cè)面向外16mm與輪緣外表面的交點為輪緣頂點;踏面采用R100mm和R500mm及R220mm為半徑的三段弧線,圓滑連接成的一條曲線和斜度為1:8的一段直線所組成的幾何圖形。輪緣高度是由過基準點且與車輪內(nèi)側(cè)面的垂直線到輪緣頂點的距離,標準高度為27mm。輪緣厚度是由過基準點且與車輪內(nèi)側(cè)面的垂直線向輪緣頂點方向12mm作一水平線交輪緣內(nèi)外側(cè)兩點之間的距離,標準厚度為32mm。1.2.3 車輪各部分的名稱及作用1踏面:車輪與鋼軌面向接觸的外圓周面,具有一定的斜度。踏面與軌面在一定的摩擦力下完成滾動運行。2輪緣:車輪內(nèi)側(cè)面的徑向圓周突起部分,稱為輪緣。其作用時為防止輪對出軌,保證貨車在直
23、線和曲線上安全運行。3輪輞:車輪具有完整踏面的徑向厚度部分,以保證踏面內(nèi)具有足夠的強度,同時也便于加修踏面。4輪轂:車輪中心圓周部分,固定在車軸輪座上,為車輪整個結(jié)構(gòu)的主干與支承。5輪轂孔:用于安裝車軸,該孔與車軸輪座部分通過過盈配合組裝在一起。6輻板:連接輪輞與輪轂的部分,呈板狀者稱為輻板,輻板呈曲面狀,使車輪具有彈性,賊力在傳遞時較為緩和。7輻板孔:為了便于加工和吊裝輪對而設(shè),每個車輪上有兩個?,F(xiàn)在由于用途不大且影響車輪的性能,在S形輻板車輪上予以取消。第2章 輪軸損傷形式2.1 車軸損傷形式車軸的損傷形式主要有車軸裂紋、車軸碰傷、磨傷、車軸彎曲及磨損、打痕、碰傷、電焊打火凹痕、燃軸造成的
24、軸頸碾長等。這些故障可能導(dǎo)致切軸事故,而造成車輛脫軌、顛覆事故。 車軸裂紋裂紋:在工藝過程中金屬的連續(xù)性破壞而形成的缺陷。磁粉探傷時,其磁痕特征一般為線形鋸齒形,兩端呈尖角狀,磁粉聚集的圖像不規(guī)則,但清晰、密集。發(fā)紋:是由原材料中的微小氣孔、針孔、金屬和非金屬夾雜物等,經(jīng)鍛軋而成的原材料缺陷。磁粉探傷時,其磁痕特征呈直線或微彎的細線狀,磁粉聚集的圖像規(guī)則,呈細長、平直狀。一、車軸裂紋及折損車軸裂紋及折損一般分為疲勞折損及一次性斷裂兩種。車軸的受力情況非常復(fù)雜,在運行中除受很大的垂直力外,還要承受來自鋼軌接頭的剛性沖擊。車站內(nèi)部則長期經(jīng)受交變的動載荷作用。同時車輪與車軸壓配合也給車軸以附加應(yīng)力,
25、沿車軸縱向還有變化著的水平力作用。因此車軸內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)是多種應(yīng)力的綜合,所以工作一定時間后,易于產(chǎn)生疲勞裂紋。車軸裂紋分為縱向裂紋與橫向裂紋兩種,若裂紋與車軸中心線夾角大于45時,稱為橫裂紋。橫裂紋的產(chǎn)生將減小車軸的有效橫截面積,對車軸強度的影響最大,車軸折損都是由于橫裂紋的深度不斷擴展,導(dǎo)致應(yīng)力上升而引起的。所以車軸上的橫裂紋時危險性極大的一種損傷,是不允許存在的。根據(jù)統(tǒng)計,車軸裂紋大多數(shù)發(fā)生在輪座上,而且多數(shù)在離輪座捏、外側(cè)邊緣1020mm處。但也有一部分發(fā)生在軸頸和軸中央部分。二、車軸裂紋產(chǎn)生的原因主要的原因是車軸實際的疲勞極限較車軸鋼試樣的疲勞限度要低得多。至于在壓裝車輪后車軸輪座部分
26、,產(chǎn)生疲勞裂紋特別多,顯然是由于在該處疲勞極限顯著下降而造成的,一般來講有以下幾方面的原因:1采用壓配合的輪對。當車軸壓入輪轂孔后,使輪對的形狀相當于一個截面突然變化的整體軸,因而在車軸與車輪交界的截面突變處產(chǎn)生高度的應(yīng)力集中。2當車軸壓入輪轂孔后,在車軸表面產(chǎn)生很大的接觸壓應(yīng)力,這種接觸壓應(yīng)力的分布是不均勻的,在輪座接觸面兩側(cè)的壓應(yīng)力最大,輪座兩端內(nèi)向1030mm處,此處彎矩最大,且輪轂孔上部有空隙,下部輪座受擠壓,在運行中承受彎曲交變應(yīng)力的作用,因此容易產(chǎn)生裂紋。3車軸每轉(zhuǎn)動一周,輪座部的纖維在交變應(yīng)力作用下交變地產(chǎn)生拉伸和壓縮,造成車軸輪座部分與輪轂邊緣有微小的滑動摩擦,時間久了在摩擦處
27、形成了磨損。而車軸在實際使用中,在各種腐蝕介質(zhì)(如空氣、水、油脂和雜物等)的作用下產(chǎn)生了摩擦腐蝕,使摩損表面形成了許多微小的腐蝕坑穴,而成為車軸裂紋疲勞源,使車軸疲勞極限下降,致使過早地出現(xiàn)疲勞裂紋。4由于材質(zhì)內(nèi)部缺陷,或設(shè)計、工藝及運用上的不適當所引起的。5軸頸表面進行機械加工時,軸頸與防塵板座交界處、防塵板座與輪座交界處的圓弧過渡不良,圓弧半徑太小或留有刀痕,會使應(yīng)力集中情況加重,因而降低車軸的疲勞極限,導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。6違章電焊、碰傷軸身及電焊燈火痕跡等也都會降低車軸疲勞極限,以致先期出現(xiàn)裂紋。7滾動軸承車軸由于滾動軸承的損壞,出現(xiàn)軸承內(nèi)圈崩裂、滾子破碎等故障,就會造成軸承激熱,車軸折斷
28、。 車軸磨損1軸頸磨損:滾動軸承的軸頸,由于滾動軸承故障造成內(nèi)圈松弛,內(nèi)圈與車軸軸頸部產(chǎn)生了滑動摩擦造成軸頸磨損。2滾動軸承車軸的軸端螺紋部分,經(jīng)過長時間的運用會因磨耗而失去緊固作用。防塵板座部分,由于組裝防塵軸承后檔不當,易于產(chǎn)生擦傷、凹痕及縱向劃痕。3軸身擦傷:由于制動拉桿、杠桿等組裝不良與車軸接觸造成軸身磨傷。磨傷過甚時,車軸磨傷處會引起應(yīng)力集中,導(dǎo)致車軸裂紋。4車軸磕碰傷:輪對在運用和運輸時軸身有可能被磕碰打擊而損傷。5電焊打火:在貨車焊修時,有時也會發(fā)生因電焊地線接的不當,造成電流通過車軸將軸身打傷。 車軸彎曲車軸彎曲的主要原因是由于貨車脫軌時,使車軸受到劇烈的振動,或在組裝輪對時操
29、作不當而造成的。貨車脫軌時應(yīng)退缷軸承,檢查軸頸彎曲度,以頂針孔為基準,旋轉(zhuǎn)一周,測量后肩處半徑尺寸的變化量,其值小于0.15mm時可以使用。沿車輪圓周測量輪對內(nèi)側(cè)距離,如果任意兩處相差超過3mm,則車軸彎曲過限,要更換輪對。車軸加修時,可將彎曲處旋除,旋除后的軸身尺寸允許比原型公稱尺寸減少4mm。2.2 車輪損傷形式車輪的損傷形式有車輪踏面剝離、擦傷、局部凹陷、碾寬、圓周磨耗超限及裂紋、缺損、粘有熔化金屬;輪緣厚度超限或輪緣垂直磨耗超限,輪緣缺損、裂紋、碾堆:車輪裂紋、輻板孔、輪轂裂紋。 踏面剝離一、損傷性質(zhì)車輪是貨車的重要走形部件,在使用中其受力狀態(tài)復(fù)雜、服役條件惡劣及其材質(zhì)或制造上的缺陷等
30、會產(chǎn)生各種損傷,而且多發(fā)生在車輪的踏面,最常見的為踏面剝離。在運用中車輪踏面整個圓周或局部出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀裂紋、龜紋狀裂紋或?qū)訝罱饘賱兟?,從長期研究和機理分析來看,車輪剝離主要分為制動剝離、接觸疲勞剝離、擦傷剝離這三種;從材料失效機理上主要可以歸結(jié)為兩類:一類是由交變接觸應(yīng)力引起的接觸疲勞損傷,另一類是由摩擦熱循環(huán)引起的熱疲勞損傷。二、產(chǎn)生原因1制動剝離時由于在不合適的制動條件下,閘瓦與車輪接觸部位產(chǎn)生高熱導(dǎo)致車輪表面金屬相變等,踏面制動時,輪瓦接觸部位的摩擦產(chǎn)生高熱使踏面局部瞬間加熱到相變點溫度以上,隨后冷卻時形成所謂熱機械作用的馬氏體白層,脆硬的馬氏體白層在輪軌接觸應(yīng)力、熱應(yīng)力和組織應(yīng)力作用
31、下極易碎裂和薄片狀脫落,在隨后輪軌接觸應(yīng)力作用下,將發(fā)展成為大面積剝落掉塊。車輪踏面制動剝離前所產(chǎn)生的熱裂紋起源于熱影響層的馬氏體白層處。由制動產(chǎn)生的熱影響層和熱應(yīng)力是指踏面局部金屬受制動摩擦熱作用,引起金相組織和殘余應(yīng)力狀態(tài)變化的物理現(xiàn)象。熱影響層的深度取決于最惡劣的一次制動熱輸入的影響,在相同的制動熱影響作用下,熱影響層的厚度和熱應(yīng)力只取決于摩擦熱溫度及其持續(xù)時間和溫度梯度。鋼的化學(xué)成分至影響熱影響層處馬氏體轉(zhuǎn)變的厚度和硬度,不同硬度和厚度的馬氏體轉(zhuǎn)變層,在輪軌接觸應(yīng)力和熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋的傾向無明顯差別。馬氏體白層硬度很高,時萌生裂紋的主要原因,裂紋的擴展速率和擴展法相與車輪、輪箍的殘
32、余應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。輪輞經(jīng)熱處理后沿輪輞圓周方向?qū)a(chǎn)生壓縮應(yīng)力,周向殘余壓應(yīng)力可以減緩或抑制踏面上疲勞裂紋沿徑向擴展。因此,當車輪踏面出現(xiàn)較淺的熱影響層時,輪輞仍為殘余壓應(yīng)力狀態(tài),產(chǎn)生于馬氏體白層處的裂紋的擴展主要受輪軌接觸應(yīng)力控制,疲勞裂紋擴展方向逐漸傾斜和轉(zhuǎn)向到平行于踏面,導(dǎo)致形成剝離掉塊損傷。2接觸疲勞剝離時由于輪軌接觸應(yīng)力累計到應(yīng)變所致,通常與車輪硬度、強度有關(guān),車輪鋼的接觸疲勞抗力主要取決于鋼的強度和夾雜物的含量和大小。GB86011988車輪標準中,規(guī)定了普碳車輪踏面下30mm處的抗拉強度為9101155N/mm2。實物車輪踏面接觸應(yīng)力作用部位的抗拉強度一般約為1000 N/mm2,輪
33、箍的抗拉強度略高一些,屈服強度ss約為600 N/mm2,其剪切應(yīng)力屈服強度ts約為ss的0.7倍,此時的t45max是位于踏面下34mm部位處。但如列車在小半徑曲線上行駛時,將使車輪踏面表層金屬產(chǎn)生嚴重的塑性變形,致使珠光體層片碎裂而形成微孔洞,并由此萌生疲勞裂紋,疲勞裂紋源位于踏面表層并呈多源特征,當應(yīng)力虛幻達到一定周期后,則裂紋沿與踏面承一傾角(約45)向輪輞內(nèi)部擴展,最終會在踏面發(fā)展成疲勞掉塊形成剝離。3擦傷剝離是由于車輪與鋼軌之間出現(xiàn)局部摩擦或滑動摩擦,摩擦高熱導(dǎo)致車輪表面金屬相變,出現(xiàn)硬而脆的馬氏體,并在隨后輪軌接觸作用力下該部位剝落,運行中的車輪當緊急制動或制動力過大時,都將會產(chǎn)
34、生抱閘,由于列車仍具有一定的慣性向前運動,當慣性大于輪軌黏著力時,就會出現(xiàn)輪軌滑行或蠕滑現(xiàn)象,因為產(chǎn)生不同程度的摩擦熱,這種摩擦熱的溫度很高,極易達到相變點以上,即高溫奧氏體相,在迅速冷卻時,硬而脆的馬氏體便形成,這種熱損傷現(xiàn)象為擦傷。隨著車輪的滾動運行,馬氏體部位極易碎裂、脫落,由擦傷而引起的剝離便形成,即局部擦傷剝離。 踏面制動熱裂紋一、損傷性質(zhì)車輪踏面周向存在較規(guī)則的“刻度”狀裂紋,一般出現(xiàn)在踏面閘瓦制動方式下。二、產(chǎn)生原因當車輪被強烈制動時,其輪輞踏面表層形成一受熱層,由于受熱層的熱膨脹受到輪輞冷金屬基本的約束,在受熱層內(nèi)產(chǎn)生周向壓縮應(yīng)力,隨著制動過程中車輪受熱層溫度升高到足以改變踏面
35、下區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)時,由熱處理、加工硬化和熱膨脹所形成的周向壓應(yīng)力之和達到車輪鋼的屈服極限而使受熱層局部產(chǎn)生塑性變形,溫度進一步升高,受熱層普遍屈服,產(chǎn)生較大的塑性變形,從而使受熱層的周向壓縮應(yīng)力松弛,氣候隨著受熱層的冷卻,在受熱層內(nèi)產(chǎn)生周向拉應(yīng)力,以后的每次制動都能將重復(fù)受熱層由周向拉應(yīng)力下降周向壓應(yīng)力發(fā)生塑性變形周向拉應(yīng)力這一低周應(yīng)變疲勞的循環(huán)過程,即熱疲勞,這個過程需要極高的熱輸入,否則難以改變原有的應(yīng)力狀態(tài),由受熱引起的低周應(yīng)變疲勞時十分殘酷的疲勞過程,經(jīng)較少周次的循環(huán)后就會萌生疲勞裂紋,我們將它稱之為熱裂紋,在熱裂紋形成過程中,有時伴有馬氏體白層的出現(xiàn)。 輪緣根部熱裂紋一、損傷性質(zhì)車輪
36、輪緣根部存在“蟾蜍”皮狀微細裂紋。一般危害性不大,微細裂紋可不進行處理,裂紋較深時直接旋修即可。二、產(chǎn)生原因列車在彎曲道行駛時,由于輪緣與鋼軌之間的接觸和摩擦而產(chǎn)生熱應(yīng)力,在這種熱應(yīng)力的作用下輪緣根部產(chǎn)生細小裂變。 車輪踏面擦傷一、損傷性質(zhì)車輪踏面呈現(xiàn)類似橢圓形痕跡,該部位局部凹陷,一般情況一條輪對的兩個車輪對稱部位均能看到擦傷形貌。擦傷深度較深時,會降低列車運行平穩(wěn)性,產(chǎn)生振動并對軸承等部件產(chǎn)生危害。從金相觀察來看,損傷部位有較厚的馬氏體層,正如前所述,馬氏體層的出現(xiàn)時由于車輪承受高熱的結(jié)果,因此它也屬于車輪熱損傷范疇,而這種損傷的特點大多數(shù)情況下是對稱的,所以應(yīng)該與車輪制動熱裂紋所產(chǎn)生的熱
37、源區(qū)分開來,它的熱源時由于車輪被抱死而在鋼軌上滑行所產(chǎn)生的熱。經(jīng)研究表明,由于這樣的原因而產(chǎn)生的熱不會導(dǎo)致熱裂紋的形成。雖然由于車輪的滑動可引起組織的變化,但在制動車輪的圓周表面并未發(fā)現(xiàn)熱裂紋的存在。二、產(chǎn)生原因在制動過程中,由于多種因素影響(如司機操作不當,制動系統(tǒng)不佳,輪軌黏著力降低等),造成車輪被抱死,導(dǎo)致車輪與鋼軌之間產(chǎn)生強烈摩擦,摩擦熱使車輪踏面局部產(chǎn)生相變,形成硬而脆的馬氏體組織,嚴重時會導(dǎo)致擦傷處剝離掉塊。如果在運行期間發(fā)生車輪抱死,則輪軌原先較小的接觸表面由于滑動摩擦而遭磨損呈橢圓狀,并且接觸表面擴大(在新的輪、軌斷面上橢圓表面的長軸為38mm)。隨著車輪在鋼軌上滑動,就會發(fā)熱
38、,而導(dǎo)致整個車輪輪輞上滑動部位周圍區(qū)域受熱并發(fā)生組織上的變化,產(chǎn)生馬氏體,由于馬氏體的硬脆性,隨著車輪的滾動,馬氏體部位極易碎裂、剝落,而導(dǎo)致車輪踏面損傷,這種損傷形式稱之為擦傷。車輪踏面擦傷的出現(xiàn)是由于在制動或緊急制動時,出現(xiàn)閘瓦抱死車輪的現(xiàn)象,使輪軌間劇烈摩擦踏面形成近似于橢圓形的傷痕。摩擦產(chǎn)生的高溫使踏面金屬組織變硬變脆,在列車荷載多次作用下,較淺的擦傷可能由于與鋼軌磨耗而消失,較深或多次重復(fù)擦傷可能發(fā)展成為踏面剝離。擦傷車輪是可以通過旋修消除的。 車輪踏面“斜裂紋”一、損傷性質(zhì)車輪踏面靠近輪輞外側(cè)面處存在約為45方向的排列規(guī)則的斜向裂紋,該處有時會看到因斜裂紋導(dǎo)致的剝離現(xiàn)象。二、產(chǎn)生原
39、因列車在彎道行駛時,特別是在曲率半徑較小的彎道處,由于輪軌之間的滾動接觸應(yīng)力過大,造成了材料接觸表面的一種滾動接觸疲勞損傷。 車輪踏面?zhèn)垡?、損傷性質(zhì)車輪踏面存在壓入物痕跡或壓入狀麻坑。影響表面質(zhì)量及美觀,一般不會造成嚴重危害。二、產(chǎn)生原因由于廠區(qū)專用線鋼軌表面存在硬物(如焊瘤等),以及加工組裝車間內(nèi)軌道不能清理干凈,對車輪表面造成損傷。 踏面熔著一、損傷性質(zhì)主要表現(xiàn)形式為車輪踏面局部出現(xiàn)熔化現(xiàn)象,該種損傷多出現(xiàn)在踏面閘瓦制動方式,降低了車輪使用壽命,深度超限將導(dǎo)致車輪無法再次旋修而報廢。二、產(chǎn)生原因由于強烈制動,閘瓦與車輪踏面接觸部位產(chǎn)生高熱,使局部熔化。 輪緣裂紋及缺損一、損傷性質(zhì)車輪輪緣
40、局部存在裂紋,或輪緣局部缺損、掉塊,一般這種情況下的輪緣會出現(xiàn)嚴重的碾堆特征,易造成脫軌。二、產(chǎn)生原因列車在小曲線半徑的彎道行駛時,由于輪緣使用過薄等因素,鋼軌與車輪輪緣接觸處產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力,這種較大的接觸應(yīng)力超過材料本身的屈服極限,不僅造成輪緣表面產(chǎn)生明顯的塑性變形層,同時也使輪緣位置產(chǎn)生嚴重的異常磨耗和頂部碾堆。輪緣頂部的碾堆部位作為應(yīng)力集中區(qū),在隨后接觸載荷的作用下萌生裂紋并發(fā)生疲勞擴展,最終導(dǎo)致輪緣裂紋和缺損掉塊。 車輪輪緣碾堆及輪輞外側(cè)面碾邊一、損傷性質(zhì)輪緣頂部翻邊(碾堆)和輪輞外側(cè)面處翻邊(碾邊)。降低車輪使用壽面,可能會產(chǎn)生局部缺損。二、產(chǎn)生原因大多數(shù)情況是在彎道行駛時,鋼軌
41、與車輪輪緣和輪輞外側(cè)面接觸處產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力,這種較大的接觸應(yīng)力超過材料本身的屈服極限,造成該部位發(fā)生金屬累積塑性流動變形。 輻板孔裂紋一、損傷性質(zhì)車輪輻板孔裂紋為典型的機械疲勞裂紋,它一般在輻板內(nèi)側(cè)輻板孔邊萌生,在輻板內(nèi)側(cè)(沿圓周方向)以及輻板孔壁(平行于車軸線方向)上同時向前擴展。根據(jù)裂紋長度的不同,有的裂紋穿透了輻板后在輻板內(nèi)外側(cè)同時沿著車輪圓周方向繼續(xù)向前擴展;有的沒有穿透輻板。在車輪輻板工藝孔邊緣向兩側(cè)發(fā)展為周向裂紋,會造成輻板貫通裂紋,使輻板與輪輞脫離,并可能造成列車脫軌。二、產(chǎn)生原因輻板孔裂紋是一個疲勞裂紋,由初始的微細裂紋逐漸擴展成具有一定長度的宏觀裂紋;車輪在運用過程中,輻
42、板孔邊受到的徑向拉應(yīng)力是疲勞裂紋的萌生應(yīng)力條件,當這種應(yīng)力超過了材料的疲勞極限,疲勞裂紋便得以萌生。車輪運用中的各種工況使得受到機械載荷和制動熱負荷的作用,經(jīng)過理論計算與分析認為;無磨耗車輪在輻板孔位置正常的情況下不易發(fā)生裂紋萌生;磨耗20mm車輪在輻板孔位置正常的情況下也不易發(fā)生裂紋萌生;車輪在輻板孔位偏向輪緣時較易發(fā)生裂紋萌生,特別是長坡道制動工況最為惡劣;垂向+橫向機械載荷下輻板孔邊裂紋位置處應(yīng)力已接近疲勞極限,使該條件車輪萌生裂紋。輻板孔裂紋的擴展速率主要受運行工況尤其是制動工況的影響,不同的制動工況下的裂紋擴展速率有區(qū)別,裂紋的擴展屬于低周循環(huán);根據(jù)試驗和計算,單純的機械載荷作用下,
43、輻板孔裂紋的擴展速率極低,為10-7數(shù)量級;制動(坡道,停車和緊急制動)工況或其與機械載荷的組合條件下裂紋的擴展速率可達500多mm/年。第3章 輪軸檢修3.1 輪軸測量及限度 車輪踏面部位主要尺寸限度的測量一、踏面圓周磨耗的測量踏面磨耗尺框背面滾動圓刻線與主尺背面滾動圓刻線對齊,擰緊尺框緊固螺釘;將輪輞厚度測尺貼靠車輪內(nèi)側(cè)面,輪緣高度測量定位面貼靠輪緣頂點;移動踏面圓周磨耗測尺,使其側(cè)頭與踏面接觸,測尺與尺框相重合的刻線所對應(yīng)的示值即為踏面圓周磨耗。車輪踏面圓周磨耗的檢修限度,輪對廠修3mm,段修5mm。超過此限度者要加工修理,使其恢復(fù)到限度以內(nèi)。二、輪緣厚度的測量踏面磨耗尺框背面滾動圓刻線
44、與主尺背面滾動圓刻線對齊,擰緊尺框緊固螺釘,將輪輞厚度測尺貼靠車輪內(nèi)側(cè)面,輪緣高度測量定位面貼靠輪緣頂點,踏面圓周磨耗尺的側(cè)頭與踏面接觸,移動輪緣厚度測尺,僅側(cè)頭15與輪緣外側(cè)面接觸時,讀取輪緣厚度測尺上面刻線與輪緣厚度尺框刻線相重合的示值即為輪緣厚度。輪緣厚度的檢修限度:三軸及多軸轉(zhuǎn)向架的中間輪對:廠修19mm;段修17mm。輪緣厚度磨耗超過規(guī)定限度時應(yīng)旋修加工,恢復(fù)到允許限度以內(nèi)。但由于旋修增加輪緣厚度時,輪輞厚度必然要減少,所以對于輪輞厚度較小的車輪,若因恢復(fù)輪緣厚度的限度而導(dǎo)致輪輞厚度低于允許限度者,則該車輪就沒有再旋修加工的必要,通常可直接解體報廢。三、輪緣垂直磨耗的測量測量輪緣厚度
45、的同時,如果垂直磨耗側(cè)頭接觸輪緣外側(cè)面,則說明車輪輪緣垂直磨耗超限,其限度是由輪緣根部向頂點方向垂直磨耗15mm時為導(dǎo)線。超限者要加工修理,以恢復(fù)輪緣的基本形狀。四、輪緣高度的測量用標準輪緣高度數(shù)值加上踏面圓周磨耗正負數(shù)值,即為實際輪緣高度數(shù)值。LM型踏面標準輪緣高度為27mm。五、輪輞厚度的測量踏面磨耗尺背面滾動圓刻線與主尺背面滾動圓刻線對齊,擰緊尺框緊固螺釘,將輪輞厚度測尺貼靠車輪內(nèi)側(cè)面,移動踏面圓周磨耗測尺,使其側(cè)頭與踏面接觸,讀取輪輞內(nèi)側(cè)邊緣與輪輞厚度測尺內(nèi)側(cè)刻度線對應(yīng)數(shù)值,再減去踏面圓周磨耗數(shù)值,即為輪輞厚度。輪輞厚度的檢修限度:廠修30mm,段修28mm。輪輞厚度若小于規(guī)定的限度,
46、則不能再繼續(xù)使用,整個車輪要進行報廢處理。六輪輞外側(cè)碾寬的測量使用第四種檢查器,將踏面圓周磨耗測尺尺框推向右側(cè),使踏面圓周磨耗測尺的側(cè)頭貼靠車輪外側(cè)邊緣,用鋼板尺接觸輪輞外側(cè)面,踏面圓周磨耗測尺側(cè)頭對應(yīng)的刻度線,即為車輪輪輞外側(cè)碾寬數(shù)值輪輞外側(cè)碾寬的檢修限度:輪對廠修時不得存在,段修5mm。輪對段修5mm時應(yīng)加工修理,將其消除。七、輪輞寬度的測量將第四種檢查器的踏面圓周磨耗測尺尺框推向右側(cè),使踏面圓周磨耗測尺的側(cè)頭貼靠車輪外側(cè)面,讀取踏面圓周磨耗測尺左側(cè)面對應(yīng)輪輞寬度測尺的數(shù)值,即為輪輞寬度。輪對廠修、段修時,車輪輪輞寬度小于127mm的輪對要更換車輪。八、踏面擦傷及局部凹下、踏面剝離深度的測
47、量方法移動第四種檢查器的踏面圓周磨耗測尺尺框和踏面圓周磨耗測尺。使踏面圓周磨耗測尺的側(cè)頭對準踏面擦傷部位最深處,并緊固踏面圓周磨耗尺框緊固螺釘,讀取踏面圓周磨耗測尺上面刻線與踏面圓周磨耗測尺尺框刻線相重合的數(shù)值,做好記錄,然后沿車輪圓周方向移動主尺、測量同一圓周未擦傷部位的踏面圓周磨耗深度,兩個量值的差值,即為踏面擦傷及局部凹下、踏面剝離深度。踏面擦傷、剝離長度的檢修限度:廠修時不得存在;段修時非提速貨車上裝用的輪軸,一處不大于20mm,兩處每一處均不大于10mm:提速貨車及提速改造車上裝用的輪軸剝離要徹底清除周邊空心部分后再進行測量,剝離一處長度不大于15mm,兩處每一處長度均不大于8mm。
48、段修超過此限度時應(yīng)加工修理,消除缺陷。若車輪擦傷、剝離較嚴重,為消除缺陷而導(dǎo)致輪輞厚度小于規(guī)定限度時,則按工作者的經(jīng)驗可直接判定車輪報廢,不再加工處理。 車輪直徑的測量同一車輪要測量相互垂直的兩處直徑,即以踏面滾動圓為基準,測量同一車輪沿圓周任一兩等分處車輪的兩個直徑值,其平均值為該車輪的直徑尺寸;最大與最小直徑尺寸之差,即為同一車輪相互垂直的直徑差。測量方法:使用第一種車輪直徑檢查器,左側(cè)尺對正750定位,擰緊緊固螺釘。將輪徑尺從車輪內(nèi)側(cè)放置車輪踏面,使兩端測爪的定位基準貼靠輪輞內(nèi)側(cè)面,兩端側(cè)頭與踏面接觸。移動側(cè)頭找最大直徑,右側(cè)尺與尺框所對應(yīng)的示值為車輪直徑。輪軸廠、段修時同一車輪相互垂直
49、的直徑差的檢修限度均為0.5mm。同一輪對兩車輪的直徑差為:未經(jīng)旋修加工的非提速輪對,廠修、段修的檢修限度均為2mm。未經(jīng)旋修加工的提速輪對和經(jīng)旋修的輪對,廠修、段修的檢修限度為1mm。大于規(guī)定限度者要旋修加工至限度要求。 輪對內(nèi)側(cè)距離的測量在輪對任一車輪的圓周任一三等分處,以輪輞內(nèi)側(cè)面距輪緣頂部45mm處未測量點,分別測量兩車輪輪輞內(nèi)側(cè)面之間的距離,最大與最小內(nèi)側(cè)面距之差為輪對內(nèi)側(cè)距離最大差。輪對內(nèi)側(cè)距離一般使用輪對內(nèi)距尺測量。測量方法:將內(nèi)踞尺兩端定位面至于兩車輪輪緣頂點,以輪輞內(nèi)側(cè)面距輪緣頂部45mm處為測量點,尺身平行于車軸中心線,使調(diào)整側(cè)頭與任一側(cè)車輪內(nèi)側(cè)面接觸,移動活動側(cè)桿使其與另
50、一側(cè)車輪的內(nèi)側(cè)面接觸,再移動活動側(cè)桿找最小距離,活動側(cè)桿與標套所對應(yīng)的示值為輪對內(nèi)側(cè)距離。測量三處輪對內(nèi)側(cè)距離,三處測點的位置角度應(yīng)為120,即按輪對圓周三等分測量。最大與最小內(nèi)側(cè)距之差為輪對內(nèi)側(cè)距最大值。 軸身直徑的測量用長度游標卡尺測量車軸軸身的直徑尺寸,應(yīng)符合限度要求。目前使用的輪軸軸身均為等直徑的,不像以前有兩端粗、中間細的軸身。軸身直徑的檢修限度:各型輪軸的軸身實測直徑比原型公稱尺寸的減少量不大于4mm,超過此限度者要解體報廢。 軸身打痕、碰傷及電焊打火深度的測量遇到車軸軸身打痕、碰傷、磨傷及電焊打火者,使用深度測量尺測量其深度尺寸,以軸身無磨傷、打痕、碰傷及電焊打火處為基準,測量磨
51、傷、打痕、碰傷及電焊打火處最大深度。測量方法:將測量尺的工作面與軸身貼靠,滑尺對準軸身磨傷、打痕、碰傷及電焊打火最深處,移動主持,主持與滑尺所對應(yīng)的示值即為磨傷、打痕、碰傷及電焊打火深度。 軸端螺栓孔螺紋的測量車軸軸端螺栓孔螺紋使用螺紋塞規(guī)進行旋合檢查。測試時塞規(guī)通端應(yīng)能旋合通過,通端通過長度表示螺紋的有效工作長度;螺栓孔螺紋有損傷或滑扣時,累計不得超過3扣,且不得連續(xù),有毛刺時要清楚;止端測試時應(yīng)在距端面5個螺距內(nèi)止住且手試不得有明顯晃動。鐵路貨車目前軸頸直徑主要有130mm和150mm的兩種主型輪軸,其軸端螺栓孔直徑分別為22mm和24mm,所以應(yīng)分別使用M22-6H和M24-6H兩種螺紋
52、塞規(guī)檢查。螺栓孔損傷不能起緊固作用時要進行,廠修修理。 輪位差的測量輪位差的概念時指兩軸肩至車輪輪輞內(nèi)側(cè)平面的距離之差,即輪對兩端的軸頸后肩至同側(cè)策論輪輞內(nèi)側(cè)平面的距離之差。廠修輪軸退缷軸承后,需使用輪位差檢查尺測量輪對的輪位差。 軸承軸向游隙的測量 輪軸段修收入檢查時,要使用軸向游隙測量儀測量軸承的軸向游隙。測量時,應(yīng)左右轉(zhuǎn)動軸承35圈,在軸向推拉力294490N下測量軸向游隙,應(yīng)不超過0.75mm的限度值。超過此限度的軸承應(yīng)退缷檢修。3.2 輪軸無損檢測 無損檢測和探傷在不破壞被檢測對象物理化學(xué)性能和幾何完整性的情況下,對其表面和內(nèi)部參數(shù)或性能進行測量,稱為無損檢測,主要有超聲、電磁、渦流
53、、滲透和射線五種方法。如果檢測的目的是發(fā)現(xiàn)損傷,則稱為無損探傷。在大多數(shù)情況下,如無特殊說明,無損檢測實際上指的就是無損探傷。無損探傷的顯著特點是不具破壞性,因為可實現(xiàn)對檢測對象的100%檢測,即可實現(xiàn)對100%的檢測對象及每個檢測對象的100%部位進行檢測。它不僅可用于材料、設(shè)備在生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量檢驗,也可用于設(shè)備、裝備、器材在使用過程中安全性能的監(jiān)督和檢查,是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的質(zhì)量保證手段。不過,無損檢測的檢測結(jié)果往往不夠“精細”,在打多數(shù)情況下,只能給出缺陷的有無,而無法準確給出缺陷的大小或性質(zhì),尤其是超聲波探傷方法。 輪軸無損檢測方法及部位在輪軸檢修中,采用的探傷方法為超聲波探傷和
54、濕法磁粉探傷。磁粉探傷用于探測車軸外露表面或近表面的缺陷和有輻板孔車輪內(nèi)側(cè)輻板孔周邊的缺陷,目前鐵路貨車車輪軸磁粉探傷全部采用復(fù)合磁化的熒光粉探傷法。超聲波探傷主要用于探測車軸內(nèi)部的缺陷,輪座嵌入部的缺陷和不退缷軸承輪軸的軸頸跟或卸荷槽部位的缺陷,也可用于對車軸表面缺陷的探測,目前鐵路貨車車輪軸超聲波探傷采用橫波探傷法和縱波探傷法。一、超聲波探傷1基本原理超聲波檢測的理論基礎(chǔ)是聲波的傳播特性,衰減特性和在界面上的發(fā)射及折射規(guī)律。超聲波時一種機械波,是機械振動在彈性介質(zhì)中的傳播過程,實際上是能量在介質(zhì)中的一種傳遞形式。超聲波在傳播過程中,如果遇到缺陷、粗大晶?;蚱渌系K物,會產(chǎn)生反射、折射、散射
55、和衍射等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象帶有傳播路徑的所有信息,通過接受反射回撥或穿透波,便可檢出工件中的缺陷。2特點和適用性(1)超聲波探傷能夠在工件或材料內(nèi)部及表面?zhèn)鞑ィ蚨梢蕴綔y內(nèi)部及表面缺陷。廣泛用于鍛件、軋制件。焊縫等材料的檢測。(2)探測范圍大,探傷靈敏度高,可以探測數(shù)百甚至數(shù)千毫米處的缺陷。(3)能夠很方便地對缺陷定位。(4)超聲波探傷是一種相對測量,或比較測量,需要將未知缺陷與已知缺陷進行:比較“才能進行正確判傷,因而探傷前需要首先在試塊上或工件上對設(shè)備進行校準,其中包括探傷靈敏度校準和測距校準,使探傷系統(tǒng)達到規(guī)定的探傷能力和顯示范圍,才能進行有效的探傷作業(yè)。(5)探傷結(jié)果不直觀,一般只有專業(yè)探傷人員才能對探傷圖形進行判讀。探傷結(jié)果易受人為因素的影響。(6)不宜對晶粒粗大,表面粗糙和形狀復(fù)雜的工件或材料進行探測。二、磁粉探傷1基本原理磁粉探傷的理論基礎(chǔ)是磁力對磁性材料的作用:鐵磁性工件磁化后,其表面或近表面缺陷處的磁力線會逸出工件而形成漏磁場,此時,若在工件表面噴撒磁粉或磁懸液,漏磁場處會形成磁粉的聚集,即形成磁痕,從而檢出工件表面或近表面缺陷。2特點和適用性(1)磁粉探傷適用于鐵磁性材料中非鐵磁性缺陷的檢測,鐵路貨車輪軸和其他零部件大多時鐵磁性材料,如車輪、車軸、軸承部件、搖枕側(cè)架和鉤緩系統(tǒng)等都是鐵磁性材料,都可進行磁粉探傷。(2)由于磁場的趨膚效應(yīng)和材料的屏
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