铁路货车轮对冷加工质量保障关键技术研究

陈明辉　车仁峰

摘要：今年以来，随着我国提出铁路货运战略，轮轴作为运动的关键部位，他的环境变得更为恶劣，由于疲劳失效发生了很多情況，给经济和安全带来了很大的隐患。为了是轮轴疲劳性能从根本上提高性能，使轮轴的寿命增长，本文主要是围绕着轮对压装质量和机械加工残余应力两个方面来进行研究，运用综合理论来进行分析、试验研究和仿真模拟等方法，对冷加工质量保障的关键技术进行深入研究。首先，分析裂纹分布的主要位置和区域、宏观形貌的裂纹、周期性等规律，其次是分析机械加工对表面残余应力分布的特性的影响规律性，提出用超声波来改善车轴表面的残余应用分布的状态和方法，通过试验表明，车轮经过试验加工后转变为均匀的压应力，有助于提高性能。在最后，装压工艺仿真分析的过程中，得出了压装工艺参数对指标的影响规律，保障了压装的质量。

关键词：压装；冷加工；残余应力；机械制造

引言

研究制约冷加工保障质量的关键在技术，提高油轮的性能，减少疲劳裂纹，保障安全运输铁路货物。

1.冷加工质量保障研究现状

轮轴的冷加工主要包括轮轴的组装和机械加工两个部分，其加工的质量直接影响到轮轴使用的性能，轮轴的性能不合格的明显表现主要是比预期寿命要更早的出现疲劳裂纹，这种情况是轴轮中最长出现的也是最危险的失效形式，因此轴轮的疲劳寿命预测方法和疲劳性能也得到了很大的关注。根据以上各个问题，国内外的学者都从各个角度进行了不同程度上的研究。张忠通过对压装曲线的观察、分析得出了过盈量对于压装质量的影响，他是根据厚壁圆筒理论，计算出牢固联接所需要的最低的过盈量：徐传来以车轮为主要研究对象，运用了国际联盟中的UIC510-5/2003所给出的载荷工况，计算出了车轮的疲劳强度，并且运用了Goodman曲线对他进行评定。

2.分析研究

根据我国铁路货车轮轴的冷加工质量的问题进行研究分析，原因主要有以下几点

2.1 对冷加工影响因素进行研究分析

分析相对较多的车轴的冷加工工艺的质量问题，找出可能对冷加工质量产生影响的因素，对裂纹轴进行全面的统计，分析裂纹的位置和区域、裂纹的形貌、产生的周期规律。对车轴的受载荷的特点进行总结，全面分析影响轮轴性能的重要因素，找出影响冷加工阶段的因素，为下一个阶段的研究指清重点所在。

2.2对轴轮冷加工进行更深一步的研究

根据实验分析残余应力分布的范围、规律，进行多组统计，得出残余应力沿车轴分布的规律，并且分析为什么可能产生。根据实际情况分析轴轮冷加工残余应力的改善方法，对他进行论证分析，用有限元仿真的方法，对残余力和残余寿命的定量关系。

2.3对保障轮对压装质量的方法进行研究

通过限元仿真模拟压装过程，得出其分布规律：根据他的尺寸、结构、行车受载荷等各方面的因素进行详细的论述。针对某个生产厂家的实际生产情况，设计实施并完成这个实验，找到适合这个厂的最佳压装工艺参数。

3.压装工艺优化实验研究

根据之前的研究工作，知道了我国铁路压装工艺参数与国外压装公益参数之间存在着很大的差异，主要体现在圆柱度、过盈量、粗度等方面的参数的匹配上，在对于压装曲线的判断的方面，国内与国际方面也存在着很大的差异，面对这些不足，国内还有许多工作要改进、完善

3.1仿真试验

仿真实验的目的主要是研究圆柱度、过盈配合、粗糙度等参数对于压装质量的影响规律，必须要保证实际压装时与试件部位的应力情况相一致，才能够反应实际压装时轮座的真实受损情况，才能够保证实验结果的真实性、可靠性。所以采用计算机仿真的方法分别来模拟式样和原型的压装过程，其接触的配合面应力进行比较，才能检验试样设计的科学性

3.2实验台的设计

试验台的设计主要是模拟轮对压装和退轮的整个过程，试验是由工装、试件、压力机、压力传感器、数据采集卡、位移传感器、电脑等组成的。

4.结论

本文主要是铁路或车轮轴为主要的研究对象，把轮对压装质量和机械加工残余应力作为研究的重点，通过理论研究、仿真模拟、数据统计、实验验证等方法进行研究，针对冷加工的质量保障保健进行系统的研究。对车轴的裂纹萌生肌理和失效规律进行研究、统计，分析裂纹分布的位置和区域、产生的周期，裂纹产生的现象；揭示出车轴裂纹萌生的肌理。文章中总结分析了影响冷加工质量的主要因素，根据制造轴轮的工艺过程的特点，得出了压装工艺和机械加工残余应力是影响质量的主要因素，通过改善优化压装工艺和表面残余应力可以进一步的提高加工的质量；对压装工艺参数进行优化，对现有的压装质量的保障体系进行完善。在比较国内外的标准之后，分别通过了对比试验方法和有限元仿真的方法对压装质量的影响进一步的研究，针对具体的情况来进行试验，找出最优的压装工艺参数，在轮轴压装质量等各个方面都起到了良好的效果

参考文献：

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