HXD_(3C)型电力机车车轮轮辋裂纹原因分析及扩展研究

轮辋裂纹故障扩展源头往往存在于车轮踏面表面以下的一定深度,不易通过检测手段被发现。其发生的规律、扩展方向、扩展速度等因素均具有一定的不确定性,使在线服役车轮的运用存在一定程度的不安全性。本文以出现轮辋裂纹扩展或缺陷的HXD_(3C)型大功率电力机车整体辗钢车轮为样本,通过故障车轮检验与滚动疲劳扩展试验相结合的手段开展轮辋裂纹扩展的相关研究,通过金相检验确认车轮轮辋裂纹的真实原因,通过轮辋裂纹扩展研究试验研究车轮缺陷在试验载荷条件下,随机车运用里程增加的发展规律。研究的结果对存在轮辋裂纹缺陷车轮的安全运用提供一定指导。     

车轮钢II型裂纹的疲劳及断裂试验研究

通过试验测定了车轮钢Ⅱ型裂纹的疲劳扩展速率、断裂韧性ＫⅡＣ和应力强度因子范围门槛值ΔＫｔｈ，绘制了ｄａ／ｄＮ－ΔＫ；曲线，确定了Ｐａｒｉｓ公式，计算了轮辋裂纹的临界尺寸，根据轮辋裂纹的失效尺寸，计算了车轮的疲劳扩展寿命。为研究轮辋裂纹的扩展规律提供了重要的理论依据。     

货车车轮轮辋裂纹扩展特征分析

通过进行有限元计算和车轮轮辋材料疲劳裂纹扩展试验,研究了货车车轮轮辋裂纹扩展的主要控制因素和扩展规律。结果表明,轮辋深部裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子为负值,即裂纹为闭合型;裂纹扩展主要受Ⅱ、Ⅲ型及其复合应力强度因子控制。在Ⅰ型(负值)应力强度因子及裂纹面间的摩擦力共同作用下,裂纹尖端的Ⅱ、Ⅲ型应力强度因子幅值较低,裂纹不易发生偏折或分叉,一般会沿着轮辋踏面切线方向扩展,直至扩展到踏面。     

高速动车组D2车轮与ER8车轮滚动台架对比试验研究

为研究高速动车组自主化D2车轮与进口ER8车轮的踏面磨损和疲劳裂纹扩展行为,将踏面上有相同形状和相同深度预制缺陷的2种材质车轮组成1个轮对,在1∶1高速轮轨关系试验台上以350 km·h-1的试验速度进行缺陷扩展程度、磨损量和硬度对比试验,并观察试验后的微观组织结构。结果表明:经4.5×104km的滚动试验后,D2车轮的磨损量为0.072 mm,踏面总体状况良好,踏面预制缺陷呈现完全闭合态,而ER8车轮的磨损量为0.138 mm,踏面预制缺陷出现明显疲劳扩展,并发展为大面积剥离掉块;D2车轮的初始硬度和硬度增幅均高于ER8车轮;D2车轮微观组织结构的连续均匀性以及组织的细晶、固溶和弥散等综合强化能力均好于ER8车轮,使D2车轮的抗疲劳裂纹扩展能力和耐磨性均优于ER8车轮。     

简析高速重载工况对车轮轮辋疲劳裂纹萌生的影响

研究了在重载列车和高速列车车轮实际使用工况下,轮轨接触应力提高后车轮轮辋内部应力增加对轮辋疲劳裂纹萌生的影响。对普通列车、重载列车、高速列车上实际运用过程中发生辋裂的车轮进行失效分析和研究,结果表明:列车轴重增加和运行速度提高,导致车轮轮辋内部萌生裂纹的"临界夹杂物尺寸"减小,使车轮轮辋中原本处于安全尺寸范围的脆性夹杂物越过"临界夹杂物尺寸"成为疲劳裂纹萌生的主要发源点,最终导致车轮轮辋疲劳裂纹的形成。     

基于超声检测技术的车轮轮辋探伤

采用无损检测技术的方法,分析车辆车轮轮辋缺陷的分布特点。针对车轮轮辋中缺陷出现的主要部位,进行探伤方案的理论分析、实验验证和误差分析。结果表明,检测方案灵敏度高,检测方便,操作简单,受外界环境因素影响小,可以较准确地测定车轮轮辋缺陷的位置和深度,及时准确掌握车轮轮辋的损伤状况。     

机车整体辗钢车轮超声波探伤

分析冶金缺陷和疲劳缺陷使机车整体车轮产生掉块或崩裂的原理,分别介绍新制整体车轮超声波探伤和在役整体车轮超声波探伤的方法及存在的问题,指出新制车轮和在役车轮探伤时应注意的事项。     

铁路车轮轮辋疲劳裂纹和踏面剥离掉块的微观伤损因素分析

以某型铁道车辆装用的3组(20个为1组)车轮(其中,1组车轮的轮辋出现疲劳裂纹,1组车轮的踏面存在剥离掉块,1组车轮运行30万km未出现伤损)为研究对象,采用ASPEX自动扫描电镜系统研究3组车轮轮辋中非金属夹杂物的组成、性质及定量关系,并采用扫描电子显微镜和金相显微镜,研究轮辋疲劳裂纹、踏面剥离的伤损形貌和特征,分析导致轮辋疲劳裂纹和踏面剥离的微观伤损因素。结果表明:辋裂车轮中的非金属夹杂物以脆性夹杂物为主,约占非金属夹杂物总数的85%,并且断口中存在的毫米级脆性氧化物类夹杂物属于冶炼或浇注过程中混入的耐材或熔渣等外来物,这是轮辋疲劳裂纹形成的主要原因;在踏面剥离掉块车轮和未损伤车轮中,塑性非金属夹杂物占绝对多数,分别约占非金属夹杂物总数的84%和93%,踏面剥离掉块车轮的踏面塑性变形层平均厚度约为1mm,为未伤损车轮踏面塑性变形层的10倍,说明踏面塑性变形层的相对变形量较大是导致车轮踏面剥离掉块的主要原因。     

简析热处理工艺、踏面旋修量对动车组车轮疲劳性能的影响

对轮辋淬火热处理过程中对流换热系数以及相变潜热的处理方法进行研究,结合CRH5250车轮轮辋的实测温度曲线计算了轮辋热处理过程的瞬态温度场、瞬态应力场以及热处理结束后车轮的残余应力场。分析了踏面旋修量对残余应力场的影响,分析了踏面旋修量与车轮疲劳性能之间的关系。分析结果表明残余应力和踏面旋修量对车轮疲劳性能有显著影响,设计阶段预先分析热处理工艺对车轮强度的影响,对于保障车轮运用安全可靠具有重要意义。     

铁路货车车轮磁粉探伤方法研究

论述磁粉探伤机原理和探伤方法。针对货车车轴表面疲劳裂纹缺陷,阐述和分析采用3000型磁粉探伤机对车轮轮毂、辐板、轮辋进行磁粉探伤检查,提出修订轮对检修工艺,增加车轮探伤内容;对3000型磁粉探伤机进行技术改造;增加车轮探伤功能和建立故障反馈机制,并进行质量追溯建议。     

机车在线移动式轮辋轮辐探伤设备的研究与应用

随着国家经济建设的高度发展,机车车辆的运行速度越来越快,载荷也越来越重,对机车车辆检修设备也提出了更高的要求。车轮是机车车辆重要的走行部件,机车在高速重载行驶过程中,轮对需承受复杂的动态负载,在车轮踏面、轮辋、轮辐等部位易出现应力集中现象,造成车轮部件缺损、剥离、疲劳裂纹等故障的发生。因此,车轮的质量状況,直接影响行车安全,是保障机车车辆安全行驶非常重要的环节。     

改进轮对内距尺检具提高机车轮箍内径千分尺的校准精度

铁路机车车轮是由轮箍和轮辋两部分过盈配合组成(现在已有部分车型安装整体车轮)，轮箍和轮辋基本尺寸分为890mm(内燃机车车轮)和1060mm(电力机车车轮)两种，长度大尺寸的测量．本身就是一个较难解决的问题，而轮箍和轮辋直径的测量．更是使配箍的机务部门感到困扰。由于使用范围较小．国家没有制定轮箍内径千分尺和轮辋直径测量尺检定规程．只能比照JJG 21-9l《内径千分尺检定规程》和JJG 21-95《千分尺检定规程》校准。     

动车组LU轮辋轮辐探伤设备应用及改进探讨

动车组轮对是关系动车组运行安全的关键部件,车轮的轮辋轮辐缺陷直接关系到动车组运行的安全.在线移动式轮辋轮辐探伤设备(LU)对轮辋内部缺陷和车轮轮辐区域缺陷进行在线综合探伤,为动车组安全运行提供了工装保障.具体介绍了LU设备的应用背景、组成、原理,以及现场应用情况、存在的问题和改进建议.     

机车车轮超声波不动车探伤可靠性试验

为验证不动车探伤的可靠性,在机车车轮上不同位置上制作了缺陷,采用横波组合探头进行探伤试验,证明了在车轮踏面上距离缺陷不同距离都能探测出缺陷反射波,并对车轮典型缺陷波形进行了介绍。     

怎样预防机车车轮擦伤

概述 运行中的机车车轮突然停止转动被叫作"抱闸"或"滑行".滑行大多发生在机车起动或停车之前.滑行的结果往往使得车轮轮辋出现擦伤现象.例如:当轮对滑行10～15 m后便会形成深度为0.2～0.3 mm的伤痕.     

测微技术在大尺寸测量过程中的应用

1　问题的提出机车车轮的常规维修过程是将轮箍、轮辋按一定的内、外径尺寸切割 ,在公差要求的技术范围内 ,使彼此达到良好的配合 ,组成一个完整的车轮 (部分车型轮箍、轮辋公差要求 ,见表 1)。表 1车型 轮辋对轮箍过盈量 (ｍｍ)轮辋尺寸和公差 (ｍｍ)轮辋对轮箍过盈量公差带宽Δ(ｍｍ)东风 1.1～ 1.30890-0 .50 .2韶山1型3型6型1.3～ 1.64型 1.4～ 1.8010 70-0 .30 .30 .46Ｋ 1.1～ 1.6 1.17510 70 1.0 700 .56Ｇ 1.1～ 1.5 10 70± 0 .2 5 0 .4在此过程中 ,轮箍、轮辋过盈量过大 ,会使轮箍应力过大产生裂痕 ,过盈量过小易彼此脱离 ,从而…     

轮辋厚度对货车车轮辐板孔裂纹萌生时间的影响研究

车轮温度和应力的分布对车轮寿命有重大影响。分析轮辋厚度与车轮使用年限、辐板孔裂纹率的关系。采用有限元法模拟长大坡道制动热应力和轮轨机械应力随轮辋厚度变化的规律,建立考虑轮辋厚度的辐板孔裂纹萌生时间预测模型。结果表明:坡道制动工况与机械载荷工况的组合作用是车轮辐板孔边产生高应力的主要因素;车轮辐板孔应力随轮辋厚度的减小而增大;机械应力与热应力叠加是导致辐板孔裂纹萌生的主要原因。预测的疲劳裂纹萌生时间与实际情况比较接近。     

HX_D1型机车车轮不圆度试验研究

阐述HX_D1型机车车轮不圆度状态。对4种干线HX_D1型机车超过4 000个车轮进行不圆度测试。基于现场试验获得的大量数据探讨制动系统、制动控制方式和车轮镟修定位方式对车轮多边形的影响。研究结果表明,HX_D1、HX_D1C型机车车轮存在17～19阶多边形磨耗,HX_D1B、HX_D1D型机车车轮主要以偏心磨损为主。HX_D1型机车车轮多边形与制动系统和制动控制方式关系不大,与车轮镟修时的定位方式关系较大。     

一种既有动车组车轮故障在线检测系统升级方案

轮对是动车组的关键受力部件,轮对质量直接影响动车组运行安全。近期发现在定期在线检测周期范围内,车轮轮辋内部出现超过安全门限的周向辋裂缺陷。既有动车组车轮故障在线检测系统的探伤模块是表面探伤,仅限于踏面及近表面径向缺陷(10 mm以内),对内部缺陷不敏感。为了保障动车组的运行安全,急需对现有动车组车轮故障在线检测系统进行升级,使动车组列车每次回库时能够进行轮辋周向和径向缺陷的深层次检测。介绍一种对既有动车组车轮故障在线检测系统进行升级的方案。     

铁路车轮与钢轨的强度及硬度匹配

研究表明，铁路车轮的硬度低于钢轨时，车轮与钢轨的打滑现象就会增加，车轮就容易产生擦伤、剥离等缺陷。车轮与钢轨的硬度匹配要求为1．2：1至1．4：1，我国目前PD3或BNbRe钢轨的硬度为300HB左右，因此车轮轮辋表面的实际硬度也应相应提高。