铁路货车车轴实施寿命管理的研究

1、 北京交通大学硕士学位论文铁路货车车轴实施寿命管理姓名：杨南翔申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：傅华坤20040801 琣 瓵 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文第 一章 騮 ， 北 京 交通大 学 工 程 硕士 论文 车 种 年执 行 的修 程 及周 期丙种检轴 箱 检 北 京 交通大 学 工 程 硕士 论文 修 程 月 年颁 布的修 程 及周 期 滑 、有 、无棚车 、敞 车 、平车 、煤 车 、水 泥 车 、通风 车 、守 车 、种 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文、 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文 北 京 交通大学 工

2、程 硕 士 论文 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文 殖 抵 岬 幕 敌 阅苡 媳 的要求。 痬 次 回 火 处 理 。 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文 全 部 检 修 过 程 必须 逐项 做 好 记 录 。 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论立 车 轴的 重要 性事 故 给 国家 财 产 造 成 的 损 失是 极其 严重的 。中 断 铁 路运 输 、车 辆 和 线 路损 坏、抢 北 京 交通大学 工 程 硕 十 论文如 货车 报 废 条 件 规 定 “凡 货车 因 事 故 损 坏或 自 然 耗 损 础 符合 下列 条 件 之一，可申请报 废 ：需更换 中 梁 一根及 切换 另一

3、根中 梁 者 。因 事 故 底架 、车 体破损 严重确 无 修复 价值者 。时 须 报 废 ； 货车 检 修体制的 改 革 车 轴 使 用 寿 命的 确定 是一 个系统的 工 程 ，由 于影响 车 轴 使 用 寿 命的 因素 非 常本 文从 统计 规 律 和 理 论 分 析两个方 面 进 行论 述。 车 轴 使 用 寿 命的 统计 分 析从 年上 、 甑 慕 迥 晔 奔 洌 诽 肪 肿芗萍 煨 蘼 侄 对 ， 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文检修轮对 总 数超声 波探伤探伤 数从 年上 半年探伤 发 现 的 醭抵 崃盐浦 校 肿 课 环 车 轴 各 部 位发 生裂 纹的 基本 原 因与

4、数量 变 化 趋势综 合 分 析 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文轴 颈 卸荷 槽 是滚 动 轴 承轮对 所特 有 的 ，铁 标中 对 轴 颈 后肩 的 设计 有 二二种型 式 ， 计 算 表 明，如 果轴 颈 卸荷 槽 结构 设计 合 理 ，加 工 质 量 有 保 证 ，带 卸荷 槽 的 结构 型式 比 不带 卸荷 槽 的 结构 型 式 更 有 利 于改善 轴 颈 后肩 处的 应力分 布。工 质 量 ，人 为 因素 较多 ，加 工 质 量 难以保 证 ，容 易 造成 应力集 中 。 裂 纹车 轴 的 寿 命分 析、卜 一 一 、住 用 倜 橛 曛 洌 盐 浦 崾 棵飨 韵陆担 疵 磕

5、炅盐 浦 嵘儆 根 或 更 低 。 这 部 分 轴 产 生裂 纹 的 原 因主要 是 运 用 过 程的 疲 劳累 积损伤 所至 ，加 之载荷的 波 动 ，复 合 作 用 使 寿 命 呈 图 示 分 布 。断 身 北 京 交通 大学工 程硕 士 论 文断轴 中央身图 为 车轴 断 裂 部 位 分 布 图 ，该 图 及 表 臣 平峁 得 鳎 嶂 醒 氩课 包括中央位 置附 近 ± 段 断 裂 次 数 最 多，占事 敌 总 数 的 ，其次 是 轮座刊 刊 北 京 交通 大学工 程硕 士 论 文 北 京 交通 大学工 程硕 士 论 文疲 劳断 轴 轴 型 统计 比 轴 中央更 容易疲 劳断

6、裂 。 闪此 说 ，轴 身 为 等 截面 的 车轴 ，其应力分 布 得 到 了 改 轴 中央 夹空内屯向身与曲曲小小 北 京 交通 大学工 程硕 士 论 文 缘 都 与 这 些 刀 痕 平行 或 处 于同一横 截面 ，说 明 表 面 过 深 刀 痕 也是 造成 应力集 中、导致 裂 纹 萌 生的 原 因之一。端区台阶 上 及 其根 部 均 可 见 到 微 裂 纹 。 说 明 引起 轮座疲 劳断 裂 的 宏观裂 纹 ，系 轴 表 北 京 交通 大学工 程硕 士 论 文 时 ，刻 槽将 降 低 旋 的 地 方 有 一个 深 灰色的 半 环形 区 ，深 灰区 以外是 一个 浅灰区 。 在 色调 异常

7、 区取 纵向 金相 试 样，发现在 浅灰区 内 与 深 区相 接 部分 金相 组 织为 重 熔 柱状 晶，说 明 浅灰区 是 补 焊 区。 同时 ，在 浅灰区 和 深 灰区 交界 处 ，发现有 呈 蔚 姆 煜叮 得 髟 谇郴 矣 肷罨 医 唤 绲 幕 沸 未 即 焊 接 熔 合 线发展成 裂 纹 向 中心扩 展。 导致 车轴 疲 劳断 裂 。 由 于疲 劳裂 纹 ，直 接 由 各 种 缺陷 形 北 京 交通 人学工 程硕 士 论 文车轴 疲 劳断 裂 过 程包括裂 纹 萌 生、 扩 展和 最 终 快 速 断 裂 三 个 阶 段，其中，裂纹 萌 生过 程约 占车轴 总 寿 命 的 ，扩 展过 程

8、约 占 ，第 三 阶 段快 速 断 裂 几乎在 瞬间完 成 。 裂 纹 在 扩 展阶 段的 寿 命 包括两 部 分 ，裂 纹 深 度低 于门槛 尺寸 的 缓 慢扩 展寿 命 和 高于门槛 尺寸 的 中高速 扩 展寿 命 ，其中，缓 慢扩 展寿 命 占裂 纹 扩 展寿命 的 绝 大部 分 。痕 越 深 、 根 部 越 尖 ，碰痕 缺 根 部 的 应力集 中作 用 越 大，车轴 的 裂 纹 萌 生寿 命 也就越 短。 另 一方 面 ，当 碰痕 缺口 较深 时 ，裂 纹 一萌 生，其长 度与 缺口 深度之和 很快 达到 门槛 尺寸 ，使 裂 纹 一形 成 就 很 快 进 入 中高速 扩 展阶 段，造

9、成 裂 纹 扩 展阶 段的 寿 命 减少 。 所以，过 深 碰痕 对 裂 纹 萌 生和 扩 展阶 段影响 的 结果 ，将 使 车轴 疲 劳寿 命 急剧 下 降 。 内、外 侧 附 近 与 轮 毂 之间产 生微 小的相 对 滑动，引 起 微 动磨 损 ，这些 微 动磨 损 区在各种 腐 蚀性介 质 如 空 气、水、氢气、油 脂 等作用 下 ，形 成微 动氧 化 腐 蚀坑 。 轮座 表 面 形 成腐 蚀坑 后 ，在外 加 应 力 作用 下 ，蚀坑 部位 一 方面 因应 力 集 中 而 易萌生裂纹，另一 方面 ，由于 潮 湿空 气 乇 鹗茄 跗 向 坑 穴 内扩 散、聚 集 ，造成局 部硬化 ，使

10、蚀坑 处 易生成裂纹，加 之氢气的作用 ，使 轴 表 面 坑 穴 处 组织产 生氢脆 ，这些 因素最终 都加速 了 裂纹在蚀坑 部位 的形 成。 腐 蚀坑 处一 旦形成微 裂纹，在交变 载 荷作用 下 ，它 们将逐 渐扩 展 ，连 接成宏观 裂纹，宏观 裂纹继 续 沿 轴 横 向 发展导 致车轴 断 裂。 由于 轮 座 内侧 应 力 比 外 侧 高得多 ，所以，腐 蚀坑 引 起 的车轴 断 裂都发生在轮 座 内侧 附 近 。 车轴 疲 劳 寿命 的理 论分 析车轴 冷切 是 严 重地危 及铁道 车辆行 车安 全 的顽 症 之一 。 车轴 冷切 事故的防 止有 赖于 科 学 地制 订车轴 的运用

11、 、检 修规 范 。 从 理 论分 析 方面 来 看 ，车轴 的冷切 过 向 深度方向 ，表 面 应 力 最大，中 心为 零 。 由于 车轴 在运行 时 不断 旋转，轴 表 面 确第 页 共 负 扭 转载 荷形成的两 个最大剪 应 力 注 ： 该 载 荷 谱 由四方 车 辆研 究所 测 定。式中， 和 d橙 范 值下 的 拟合 参 数；其中么 女 。 与门槛值足 抵 岣 直 浞 釉 亓盐 评 固 亍 生 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文 殳斌 啊 影响裂纹 扩展困 素 的 考虑呱 车 轴材 质 因素 ； 轮轴配 合 引起 的 应力 集中因素 。 下 面 分 别 予以讨 论：圆形表 面 裂

12、纹 。 裂纹 底部 的 应力 强度因子可 表 述为第 虹 共 咂 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文逐渐 降至 某一 较低的 值。一 。第 负 共 爽 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文 b 肿 恐本叮琈 为轴弯 矩。配 合 面 压约约为 只 式 可 得 轮座部 实 际 最 大拉应力 与最力 ，列于表 。负 表 纹 ，五 接近 。 此 时 有卢 】 。 即相 应地，有效 应力 强度因子范 围 可 表 示 为 行 偶髦怠 鳌耄 筒牧喜 瘟 緾 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文各种 工 况 对应的 临 界 裂纹 尺 寸 寿 命 深 度 寿 命 深 度 寿 命 深 度 寿 命 扭深 度 寿 命 深 度 寿 命 深 度 寿 命 深 度 负 北 京 交通犬学 工 程 硕 士论文表 大 。 由 丁 上述 补 焊存 在 的大 量 缺陷 ”暑 蜘等与和式 相似 ， 对 于环形 裂纹 有】 北 京 交通大 学 工 程 硕 士论文 北 京 交通大学 工 程 硕 士 论文安 全 性 和 可靠性 ，在 保