内燃、电力机车在役车轴超声波探伤

　　随着铁路运输向高速、重载方向发展以及机车段维修公里的延长,对机车走行部质量提出更高的要求。车轴是机车机械走行部关键部件之一,在运行中起着向钢轨传递静载荷、牵引力和制动力的作用,另外还刚性承受来自钢轨接头、道岔、线路不平的垂直和水平作用力,是一个受力复杂、工作条件恶劣的部件。内燃、电力机车作为我国铁路运输中提速、重载主型机车,电传动机车车轮传动方式采用齿轮传动,传动齿轮压装在长毂轮心上或直接压装在车轴上,压装在车轴上时为缓减应力集中,防止车轴过早产生疲劳裂纹,在车轴齿轮压装部两侧压痕线处和非齿轮传动侧轮心内侧压痕线处分别加工了一定宽度的减载槽,机车车轴基本结构可分为传动齿轮压装在长毂轮心上(如DF^₄,SS^₁,SS^₃,SS^₄和8G机车)、传动齿轮直接压装在车轴上且加工减载槽(如DF4D和8K机车)以及空心轴套六连杆传动(如DF^₁₁,SS^₈和SS^₉机车)三种结构。车轴结构无论采用哪种形式,随着机车走行公里的不断提高,车轴材质最终由于疲劳而产生疲劳源并扩展形成疲劳裂纹。因此要对机车车轴疲劳区域进行超声波检测,以便发现车轴是否产生疲劳裂纹及其发展情况,及时掌握车轴状态并采取措施,确保铁路运输安全。

　　1　疲劳裂纹产生的原因

　　车轴和两个轮心压装成车轮,它所承受的外力比较复杂,不仅承受机车自重使它弯曲的压力,而且还承受很大的扭矩,扭矩主要由牵引电机经传动齿轮传递而来,当机车通过曲线时,外轮的导向力将附加给车轴一个相当大的弯矩,一侧车轮相对于另一侧车轮滑动时也将产生附加扭矩。同时车轴还承受来自线路的冲击及其自身的振动,产生附加载荷,此外车轴还承受轴承、轮心和齿轮压装在车轴引起的应力,由于主要的应力都是交变的,所以车轴的裂损都是由疲劳引起的,车轴产生疲劳裂纹的原因是多方面的,既受车轴材质、结构、制造工艺、牵引电动机和轮对参数选配等因素的影响,同时又受到机车运行线路状况、运行速度、牵引吨位以及司乘人员操作等客观因素的影响,由于受力特点、受力状态和工作环境不同,车轴在运行过程中受到弯曲应力、扭转剪切应力及组装应力同时作用,且均为复杂的交变应力,由此可见车轴产生疲劳裂纹的原因是相当复杂的,但由于在设计中取有较高的安全系数,因而车轴疲劳裂纹是不会单纯由一种因素造成,而是在多种因素共同作用下产生的。

　　2　车轴疲劳区分析

　　车轴在运行中,不但承受由于负荷而导致的交变弯曲应力,同时在压装部也有一些压装配合时残留的拉应力,在这些应力的长期作用下,轮与轴在压装部位边缘的压配合遭到破坏产生一个非接触区。