陳明輝　車仁峰

摘要：今年以來，隨著我國提出鐵路貨運戰(zhàn)略，輪軸作為運動的關(guān)鍵部位，他的環(huán)境變得更為惡劣，由于疲勞失效發(fā)生了很多情況，給經(jīng)濟和安全帶來了很大的隱患。為了是輪軸疲勞性能從根本上提高性能，使輪軸的壽命增長，本文主要是圍繞著輪對壓裝質(zhì)量和機械加工殘余應(yīng)力兩個方面來進行研究，運用綜合理論來進行分析、試驗研究和仿真模擬等方法，對冷加工質(zhì)量保障的關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究。首先，分析裂紋分布的主要位置和區(qū)域、宏觀形貌的裂紋、周期性等規(guī)律，其次是分析機械加工對表面殘余應(yīng)力分布的特性的影響規(guī)律性，提出用超聲波來改善車軸表面的殘余應(yīng)用分布的狀態(tài)和方法，通過試驗表明，車輪經(jīng)過試驗加工后轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膲簯?yīng)力，有助于提高性能。在最后，裝壓工藝仿真分析的過程中，得出了壓裝工藝參數(shù)對指標的影響規(guī)律，保障了壓裝的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：壓裝；冷加工；殘余應(yīng)力；機械制造

引言

研究制約冷加工保障質(zhì)量的關(guān)鍵在技術(shù)，提高油輪的性能，減少疲勞裂紋，保障安全運輸鐵路貨物。

1.冷加工質(zhì)量保障研究現(xiàn)狀

輪軸的冷加工主要包括輪軸的組裝和機械加工兩個部分，其加工的質(zhì)量直接影響到輪軸使用的性能，輪軸的性能不合格的明顯表現(xiàn)主要是比預(yù)期壽命要更早的出現(xiàn)疲勞裂紋，這種情況是軸輪中最長出現(xiàn)的也是最危險的失效形式，因此軸輪的疲勞壽命預(yù)測方法和疲勞性能也得到了很大的關(guān)注。根據(jù)以上各個問題，國內(nèi)外的學(xué)者都從各個角度進行了不同程度上的研究。張忠通過對壓裝曲線的觀察、分析得出了過盈量對于壓裝質(zhì)量的影響，他是根據(jù)厚壁圓筒理論，計算出牢固聯(lián)接所需要的最低的過盈量：徐傳來以車輪為主要研究對象，運用了國際聯(lián)盟中的UIC510-5/2003所給出的載荷工況，計算出了車輪的疲勞強度，并且運用了Goodman曲線對他進行評定。

2.分析研究

根據(jù)我國鐵路貨車輪軸的冷加工質(zhì)量的問題進行研究分析，原因主要有以下幾點

2.1 對冷加工影響因素進行研究分析

分析相對較多的車軸的冷加工工藝的質(zhì)量問題，找出可能對冷加工質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素，對裂紋軸進行全面的統(tǒng)計，分析裂紋的位置和區(qū)域、裂紋的形貌、產(chǎn)生的周期規(guī)律。對車軸的受載荷的特點進行總結(jié)，全面分析影響輪軸性能的重要因素，找出影響冷加工階段的因素，為下一個階段的研究指清重點所在。

2.2對軸輪冷加工進行更深一步的研究

根據(jù)實驗分析殘余應(yīng)力分布的范圍、規(guī)律，進行多組統(tǒng)計，得出殘余應(yīng)力沿車軸分布的規(guī)律，并且分析為什么可能產(chǎn)生。根據(jù)實際情況分析軸輪冷加工殘余應(yīng)力的改善方法，對他進行論證分析，用有限元仿真的方法，對殘余力和殘余壽命的定量關(guān)系。

2.3對保障輪對壓裝質(zhì)量的方法進行研究

通過限元仿真模擬壓裝過程，得出其分布規(guī)律：根據(jù)他的尺寸、結(jié)構(gòu)、行車受載荷等各方面的因素進行詳細的論述。針對某個生產(chǎn)廠家的實際生產(chǎn)情況，設(shè)計實施并完成這個實驗，找到適合這個廠的最佳壓裝工藝參數(shù)。

3.壓裝工藝優(yōu)化實驗研究

根據(jù)之前的研究工作，知道了我國鐵路壓裝工藝參數(shù)與國外壓裝公益參數(shù)之間存在著很大的差異，主要體現(xiàn)在圓柱度、過盈量、粗度等方面的參數(shù)的匹配上，在對于壓裝曲線的判斷的方面，國內(nèi)與國際方面也存在著很大的差異，面對這些不足，國內(nèi)還有許多工作要改進、完善

3.1仿真試驗

仿真實驗的目的主要是研究圓柱度、過盈配合、粗糙度等參數(shù)對于壓裝質(zhì)量的影響規(guī)律，必須要保證實際壓裝時與試件部位的應(yīng)力情況相一致，才能夠反應(yīng)實際壓裝時輪座的真實受損情況，才能夠保證實驗結(jié)果的真實性、可靠性。所以采用計算機仿真的方法分別來模擬式樣和原型的壓裝過程，其接觸的配合面應(yīng)力進行比較，才能檢驗試樣設(shè)計的科學(xué)性

3.2實驗臺的設(shè)計

試驗臺的設(shè)計主要是模擬輪對壓裝和退輪的整個過程，試驗是由工裝、試件、壓力機、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、位移傳感器、電腦等組成的。

4.結(jié)論

本文主要是鐵路或車輪軸為主要的研究對象，把輪對壓裝質(zhì)量和機械加工殘余應(yīng)力作為研究的重點，通過理論研究、仿真模擬、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、實驗驗證等方法進行研究，針對冷加工的質(zhì)量保障保健進行系統(tǒng)的研究。對車軸的裂紋萌生肌理和失效規(guī)律進行研究、統(tǒng)計，分析裂紋分布的位置和區(qū)域、產(chǎn)生的周期，裂紋產(chǎn)生的現(xiàn)象；揭示出車軸裂紋萌生的肌理。文章中總結(jié)分析了影響冷加工質(zhì)量的主要因素，根據(jù)制造軸輪的工藝過程的特點，得出了壓裝工藝和機械加工殘余應(yīng)力是影響質(zhì)量的主要因素，通過改善優(yōu)化壓裝工藝和表面殘余應(yīng)力可以進一步的提高加工的質(zhì)量；對壓裝工藝參數(shù)進行優(yōu)化，對現(xiàn)有的壓裝質(zhì)量的保障體系進行完善。在比較國內(nèi)外的標準之后，分別通過了對比試驗方法和有限元仿真的方法對壓裝質(zhì)量的影響進一步的研究，針對具體的情況來進行試驗，找出最優(yōu)的壓裝工藝參數(shù)，在輪軸壓裝質(zhì)量等各個方面都起到了良好的效果

參考文獻：

[1]徐傳來，米彩盈，李芾.基于軸對稱模型的貨車車輪結(jié)構(gòu)疲勞強度分析.交通運輸工程學(xué)報2008，8（6）：20-23.

[2]田合強.高速列車轉(zhuǎn)向駕輪對疲勞強度理論與試驗研究，[碩士學(xué)位論文].成都：西南交通大學(xué)，2008.

[3]黃彩倫，陳春陽，樊曉平，等.列車車軸裂紋的震動特性分析及在線監(jiān)測的方法.中國鐵道科學(xué)，2007，（5）：83-88.

[4]孫世鵬，張國平.試論高速機動車車軸強度的研究與探討.鐵道學(xué)報，2012，（3）：33-35.