SS4改进型电力机车整体车轮车轴疲劳裂纹超声波探伤分析.pdf

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试验检测SS4改进型电力机车整体车轮车轴疲劳裂纹超声波探伤分析裂纹位置在距轴端面512舳处，长度为沿圆周扔周，根纹位置在距轴端面515栅处，分布圆周一周；另一端在轴端面360nun、520衄、640栅处分另0加工深度为2衄、5咖的人工缺陷，如图1所示。车轴齿轮压装部内侧用70刘宪问题的提出2原因分析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湖东电力机务段配属SS4改进型(SS4G)电力机车246台，该车采用整体车轮，担当大秦铁路晋煤外运牵引任务。2005年对其中的200台机车的L()CaTROL系统进行了改造，2006年3月份该机车开始陆续在大秦线上担当2万t组合机车牵引重载运输任务，显示了我国自主研制的国产电力机车牵引重载列车的优势。但随着SS4改进型电力机车走行公里数的逐渐增加，也暴露了一些问题，比如2007年11月22日，对SS4G7Cr76#机车进行一次中修时．由于轮心磨耗到限，人厂更换轮心，意外发现B4位轴号为04．0280的车轮在退下轮心时车轴压装轮心和齿轮心处有裂纹，经过磁粉探伤确认为周向裂纹，据磁痕分析为疲劳裂纹。该机车于2004年4月新造，走行km。接着200r7年12月4日，又发现SS4G6153#机车A4位车轴在轮心和齿轮心压装部位处有疲劳裂纹，裂距轴端面5mm处也发现裂纹，长度为沿圆周断续一周。Ss4G615鲥机车是2005年1月新造，走行了514l∞。这2台机车车轴裂纹都是人厂更换轮心在退下轮心和齿轮心情况下，用磁粉探伤发现裂纹的。根据湖东电力机务段技术管理条列，凡是机车轮对大修入厂前或大修回段上车前必须按照中修探伤范围进行探伤检查，也就是说，这2根车轴在入厂前应采用小角度探头和横波探头进行超声波探伤的，经过查探伤记录，超声波探伤记录良好，没有裂纹记载。新造机车车轴运用50多万km产生疲劳裂纹，而产生疲劳裂纹的部位恰恰在车轴的压装部这个疲劳裂纹产生的惯性区域，同时超声波探伤没有发现裂纹，这一现象引起机务段管理人员和工程技术人员极大重视，要求从技术角度分析其中原因。车轴是机车机械走行部关键部件之一，在运用中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、线路不平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。SS4改进型电力机车是我国铁路重载运输的主型机车，车轮结构有分体车轮和整体车轮。我国早期生产的机车车轮都是采用带轮箍的组合式分体车轮，这种车轮最大的隐患就是其一旦发生轮箍崩裂或弛缓，极易造成机车脱线，甚至列车颠覆事故．后果不堪设想。随着列车速度的提高，这种隐患的危险性更加突出，为避免该隐患，铁道部在运装技验(2000)269号《加强机车走行部管理意见》文件中规定“机车要逐步合理地采用整体辗钢车轮，从2001年起，新造干线客货运机车全部采用整体车轮”。所以2001年以后生产的SS4改进型电力机车车轮都采用了整体车轮，车轴结构也随之发生了改变，齿轮心直接压装在车轴上，压装轮心和齿轮心的车轴直径分别是238mm，期间没有采用圆弧过渡而是采用了直接过渡，只在压装齿轮心变径处加工了5mm的倒角，这个部位作为传递牵引力转矩的连接部位，成为交变应力的集中区，同时轮心与车轴、传动齿轮与车轴组装均方过盈配合，2个组装应力也集中在这个部位上，机车长期重载运用中使车轴产生疲劳裂纹。产生裂纹根本原因是车轴设计不合理，在压装部位没有采用圆弧过渡。由于sS4改进型机车车轴(整体车轮)是新型车轴，铁道部相关文件和工艺没有涉及到该型车轴的探伤方法。在制订SS4改进型电力机车车轴超声波探伤工艺时除考虑车轴压装部内、外侧疲劳裂纹惯性发生区外，也考虑了车轮轮心和齿轮心压装部结合处。因此在车轴实物试块上加工校对探伤灵敏度的人工缺陷有3个位置，即距离车小角度纵波探头扫查，当齿轮压装部内侧发现缺陷后用6。小角度纵波探头进一步核查；齿轮压装部外侧发现缺陷后用80小角度纵波探头核查；轮心压装部外侧用o小角度纵波探头扫查。同时规定车轴压装部内侧用Kl横波斜探头探伤，外侧用K2横波探头扫查，用纵波直探头对车轴进行透声性能检验和内部缺陷、大裂纹查找。用小角度70或80纵波探头在车轴端面对该位置进行探伤如图2所示，同时也用K0．8或K1、K2横波斜探头在抱轴径卜对该位置也进行探伤，可以确定在这个(湖东电力机务段技术科，山西大同037300)摘要：分析了ss一改进型电力机车整体车轮车轴疲劳裂纹产生位置，指出了该型在役车轴超声波探伤存在的问题．对车轴结构提出了改进建议，介绍了车轴超声波探伤方法和在探伤中注意事项。关键词：Ss·改进型电力机车；整体车轮车轴；超声波探伤；车轴结构；波形特点中图分类号：U260．33l+．1文献标识码：B文章编号：looO—128x(2008)04—0064—031