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电力机车车轴的超声波探伤 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 铁道机车车 指 导 教 师： 摘 要 车轴是机车车辆转向架的关键承载部件，影响行车安全的重要零件，其疲劳破坏直接危及运输安全。如果车轴出现疲劳损伤并且扩展，就会因断轴而造成列车脱轨，带来灾难性的后果，其安全运转直接关系着铁路运输的安全生产。车轴很容易发生疲劳裂纹，而这种裂纹易发生在车轴压装座的一个短距离内，且完全是隐蔽的。为了及时发现疲劳缺陷，在轮对交付前和使用中，必须进行无损探伤检查。事实上，在不退轮芯的情况下，除超声波外，没有其他方法具有足够的灵敏度能探测这些裂纹。车轴的超声波探伤法，自上世纪50 年代采用以来，迄今已应用了50 多年，一直是检测车轴疲劳裂纹的重要手段。 目前，我国机务段对铁路机车轮对疲劳裂纹的检测主要采用磁粉探伤和超声波手工探伤的方式对轮对关键部位进行探伤。其中，磁粉探伤法只能探测轮对表面及近表面缺陷和疲劳裂纹，存在一定的局限性。超声波手工探伤可一定程度上探测到轮对内部的缺陷和疲劳裂纹，但由于手工操作，受检测者的工作经验及当时的精神状态等因素影响，人为因素多，操作条件差、劳动量大、劳动效率和自动化程度低，容易出现误探、漏探，特别是车轴的超声波手工探伤，目前各机务段的车轴超声波探伤水平参差不齐。 本论文提出了一种新的探伤方案，采用在车轴轴端布置小角度探头并把探头装在可高精度调节探头倾角的探头盒内的方式探测车轴轴身区域，在车轴轴颈、车轮踏面和轮缘布置不同角度探头对机车轮对其他区域进行探伤。 关键词：机车轮对；超声波；探伤机；探伤 目 录 摘 要 I 引 言 1 1 绪论 4 1.1 无损检测的意义 4 1.2 机车车轴产生缺陷的原因及危害 4 1.3 车轴超声波探伤的发展简介 5 2超声波探伤方法分类 6 2.1垂直探伤 6 2.2斜角探伤 6 2.3局部探伤 7 2.4新的车轴探伤法 7 3超声波探伤的工艺参数选择 9 3.1超声波探头的确定 9 3.2耦合剂的选择 9 3.3超声波探伤对比试块及其制作 9 3.4 机车车轴的结构 10 4 机车车轴疲劳纹超声波探伤 11 4.1疲劳裂纹产生的原因 11 4.2机车车轴疲劳断裂过程 11 4.3探测条件的确定 12 4.3.1探头的选择 12 4.3.2实物试块的制作 12 4.4探伤灵敏度校准 12 4.4.1纵波小角度探头灵敏度校准 12 4.4.2直探头灵敏度校准 13 4.5探伤操作 13 4.5.1车轴压装部探伤 13 4.5.2车轴内部缺陷和大裂纹查找 13 4.6提速机车车轴疲劳裂纹波形特点 13 4.7影响疲劳裂纹定量的因素 14 4.7.1疲劳裂纹取向对定量的影响 14 4.7.2疲劳裂纹性质对定量的影响 14 4.7.3疲劳裂纹面对定量的影响 14 4.7.4探测面对定量的影响 14 4.7.5探头对定量的影响 15 4.7.6实物试块对定量的影响 15 4.7.7车轴压装应力影响 15 5 SS4改进型电力机车整体车轮车轴疲劳裂纹超声波探伤 16 5.1问题的提出 16 5.2原因分析 16 5.3 SS4改进型电力机车车轴(整体车轮)超声波探伤工艺制订情况 17 5.4车轴探伤 18 5.4.1裂纹车轴光轴磁粉探伤 18 5.4.2裂纹车轴光轴超声波探伤 18 5.4.3组装轮对车轴超声波探伤 19 5.5 SS4改进型机车整体车轮车轴超声波探伤分析 19 5.6 SS4改进型电力机车整体车轮车轴改造 20 6 新型超声波探伤 22 6.1新型超声波探伤伤试验方法 22 6.2超声波探伤装置的更新 22 结 论 24 致 谢 25 参 考 文 献 26 引 言 随着铁路运输向高速、重载方向发展以及机车段修公里的延长, 对机车走行部质量提出了更高的要求。车轴是机车走行部关键部件, 起着向钢轨传递静载荷和牵引力、制动力的作用, 另外还刚性承受来自钢轨接头、道岔、不平顺线路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。机车车轴基本结构可分为以下三种结构: 传动齿轮压装在长毂轮心上, 如DF4, SS1, SS3, SS4, 8G等型机车; 传动齿轮直接压装在车轴上且加工减载槽, 如DF4D, 8K 型机车; 传动齿轮通过六连杆连接的空心轴传动, 如DF11, DF4D, SS8, SS9 等型机车。重载货运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, 为缓减应力集中, 防止车轴过早产生疲劳裂纹, 在车轴压装部齿轮镶入部