车轴失效分析与故障预防

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1、车轴故障预防与失效分析刘鑫贵副研究员联系电话：021-49644E-mail：axlephotos@sohu.com.cnhttp://www.rails.com.cn金属及化学研究所前言车轴（Axle）是铁路机车、车辆走行部轮轴系统的重要组成部分，是涉及客、货运输安全的关键部件。1.车轴故障的主要表现形式有：*表面外来损伤、*表面加工不良、*腐蚀、*微动摩擦损伤*材质内部缺陷等。如对这些故障不能及时发现和处理，很容易导致车轴上存在故障的薄弱区域产生疲劳裂纹，最后，就可能造成车轴的疲劳裂断——冷切。2.冷切

2、的位置主要在轮座嵌镶部、卸荷槽和轴身中部等部位。这与车轴的结构、受载后(主要承受旋转弯曲载荷，其次是扭转载荷)的应力分布、以及运用环境紧密相关。3。车轴裂断失效车轴冷切的特点是：*发生在常温下；*裂断部位没有明显的塑性变形；*往往承受的载荷没有明显异常，甚至载荷较低；*·断裂时比较突然。所以，我们要高度重视车轴冷切的预防！4。车轴防断工作，要从车轴的设计、制造、组装、运用、检修及管理等方面不断地进行总结和改进。必须采用先进的手段加以监控，及时地发现各种异常现象和事故苗头，并通过失效分析，查明产生这些异常现象

3、和事故苗头的原因，有针对性的提出应急补救措施和改进对策，使故障在萌芽状态予以排除，真正做到事故的提前预防。http://www.rails.com.cn金属及化学研究所主要内容第一章．车轴失效分析基础介绍有关车轴的基础数据和失效分析的基础知识第二章.车轴故障的概况与走势介绍车轴裂纹故障的统计资料与分析第三章.车轴冷切的故障种类和预防措施介绍通过车轴冷切失效分析归纳的故障种类和预防措施第四章.检修中常见的车轴故障类型、处理方法和预防措施介绍对车轴检修的现场调研和故障类型分析第五章.车轴冷切失效分析实例通过三起

4、车轴冷切事故实例，阐明失效分析的基本思路和方法第六章.教训与启迪由于水平与时间有限,不妥之处在所难免,望各位批评指正。http://www.rails.com.cn金属及化学研究所1第一章车轴失效分析基础1.1术语与含义失效：装备或部件丧失其效能的现象，叫失效。在规定的使用寿命内提前失效，叫早期失效，这是关注和防止的重点。故障：装置或部件产生的异常叫故障，它是失效的前奏，是预防失效的重要阶段。失效分析（故障分析）的主要内容：•*对失效件的历史进行了解，对失效件的相关资料进行收集；•*对失效件和相关部件进行全

5、面而有重点的检测分析，取得证据；•*运用失效分析的思路和方法，查明所有的失效因素，找出最主要的失效原因；•*提出应急措施和预防对策，以防止同类失效事故或故障的重复发生。http://www.rails.com.cn金属及化学研究所1.2铁路货车用车轴的基本技术要求1.技术条件车辆车轴设计与强度计算方法·GB12814铁道车辆用车轴型式与基本尺寸·GB5068铁路机车车辆用车轴钢坯·TB2705TB2945铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯技术条件·TB451车辆和煤水车用车轴技术条件·TB/T1619机车车辆车

6、轴磁粉探伤·TB/T1618机车车辆车轴超声波检验·TB/T1718铁道车辆轮对组装技术条件2.铁道部文件铁道部批准的车轴图纸铁辆〔1998〕2号文《铁路货车轮对和滚动轴承组装及检修规则》铁运〔2007〕98号文《铁路货车轮轴组装、检修及管理规则》这些技术条件和铁道部文件对车轴的设计、制造、组装、运用、检修及管理等方面提出了基本的技术要求。http://www.rails.com.cn金属及化学研究所1.3车轴承受的载荷和应力分布1.旋转弯曲载荷这是车轴在运行中承受的主要载荷形式。图1-1旋转弯曲载荷的应力

7、分布粗实线——沿表面；虚细线——沿径向深度。http://www.rails.com.cn金属及化学研究所22.扭转载荷扭转载荷：这种载荷在车轴中是第二位的。主要是在过弯道时(特别是小半径曲线上)产生。图1—5扭转载荷形成的两个最大剪切应力a.沿周向；6.沿轴向。http://www.rails.com.cn金属及化学研究所3.载荷谱车轴承受的载荷谱，见表1。表1RD轴数八级载荷谱*序号载荷动静比频次累计频次13.6311123.44945101133.0863511512642.6324752052217

8、852.087825357833796l61.54317531785135581270.99852557852593433780.453875656631000000*铁道部四方车辆研究所测定。http://www.rails.com.cn金属及化学研究所1.4车轴失效的基本影响因素1.设计因素（1）设计计算的核心乃是根据车轴在特定工况、结构和环境等条件下可能发生的基本失效模式而建立的相应设计计算准则，即保证在给