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1、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：西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）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
2、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
3、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-I-西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）目录摘要I引言11绪论41.1无损检测的意义41.2机车车轴产生缺陷的原因及危害41.3车轴超声波探伤的发展简介52超声波探伤方法分类62.1垂直探伤62.2斜角探伤62.3局部探伤72.4新的车轴探伤法73超声波探伤的工艺参数选择93.1超声波探头的确定93.2耦合剂的选择93.3超声波探伤对比试块及其制作93.4机车车轴的结构104机车车轴疲劳纹超声波探伤114.1疲劳裂纹产生的原因114.2机车车轴疲劳
4、断裂过程114.3探测条件的确定124.3.1探头的选择124.3.2实物试块的制作124.4探伤灵敏度校准124.4.1纵波小角度探头灵敏度校准124.4.2直探头灵敏度校准134.5探伤操作134.5.1车轴压装部探伤134.5.2车轴内部缺陷和大裂纹查找134.6提速机车车轴疲劳裂纹波形特点134.7影响疲劳裂纹定量的因素144.7.1疲劳裂纹取向对定量的影响14-III-西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）4.7.2疲劳裂纹性质对定量的影响144.7.3疲劳裂纹面对定量的影响144.7.4探测面对定量的影响144.7.5探头对定量的影响154.7.6实物试块对定量的影响154.7
5、.7车轴压装应力影响155SS4改进型电力机车整体车轮车轴疲劳裂纹超声波探伤165.1问题的提出165.2原因分析165.3SS4改进型电力机车车轴(整体车轮)超声波探伤工艺制订情况175.4车轴探伤185.4.1裂纹车轴光轴磁粉探伤185.4.2裂纹车轴光轴超声波探伤185.4.3组装轮对车轴超声波探伤195.5SS4改进型机车整体车轮车轴超声波探伤分析195.6SS4改进型电力机车整体车轮车轴改造206新型超声波探伤226.1新型超声波探伤伤试验方法226.2超声波探伤装置的更新22结论24致谢25参考文献26-III-西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）引言随着铁路运输向高速、重载
6、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
7、轴过早产生疲劳裂纹,在车轴压装部齿轮镶入部两侧压痕线处和非齿轮传动侧轮心镶入部内侧压痕线处分别加工了不同宽度的减载槽;提速客运机车采用弹性六连杆传动方式,车轴结构为空心轴传动。随着机车走行公里的不断提高,车轴材质最终由于疲劳原因而产生疲劳源并扩展形成疲劳裂纹。因此要对机车车轴进行超声波探伤检测,以便发现车轴是否产生疲劳裂纹以及监视疲劳裂纹发展情况,及时掌握车轴状态并采取措施,确保旅客生命安全和铁路运输安全。本文提出了机车车轴疲劳裂纹
