空心车轴的应用与加工.pptVIP

我国现阶段高速空心车轴的应用、设计与加工 西南交通大学牵引动力 国家重点实验室 黄志辉 一、高速空心车轴的应用情况 1. CRH动车组系列 CRH1转向架拖车车轴图 CRH2转向架空心车轴图 我国200km/h机车六连杆轮对空心轴驱动装置 我国270km/h动力车空心车轴 我国250km/h客车空心车轴 二、为什么要采用空心车轴 1. 减轻簧下重量 减少轨道磨损，这种磨损在高速运行时尤为剧烈；同时改善车的动力学性能。 垂向动态附加载荷∽av a—线路缺陷；v—运行速度； u—线路刚度；m—簧下部分质量 2. 便于进行车轴的超声探伤 空心车轴的应用意味着不可能将声束从轴端射向关键区域。因此，必须采取不同的探测方法。常见的一种是从内孔表面处探测车轴的处表而。 3.可以提高超声波探伤的精度 和从车轴表面探伤相比，从锉削空心车轴内探伤的超声波射束路程短。由于能够使射束集中在裂纹附近，所以提高了探伤的精度。 三、空心车轴的设计 原则： 1.重点关注4个关键 2.要有足够的安全系数 将许用应力和计算应力的比率定义为疲劳安全裕度。要求计算部分的安全系数均应大于EN 13104标准的最小值（Kmin≥1）。 空心车轴设计的4个关键 1.车轴轮座直径D与车轴轴身直径d之比 2.轮座内侧圆弧为R与车轴轮座直径D之比 3.车轮采用突悬式组装 4.空心车轴的壁厚 试验研究表明：空心轴的内外径之比最大可达0.60，仍具有足够的疲劳强度。 日本及欧洲标准的许用应力及安全系数 车轮采用突悬式结构的原因 由于车轴在旋转中的弯曲变形，使轮座与轮毂内侧边缘配合面发生极微小的开合和相互摩擦，从而造成微动摩擦腐蚀，并形成微裂纹。 设计标准 1. CRH1依据EN 13104(动车) 和EN 13103 （拖车）进行设计 。 2.CRH2转向架车轴按照JIS E 4501（铁道车辆—车轴强度设计）进行设计，按JIS E 4502标准进行生产。为提高车轴的疲劳安全性，采用高频淬火热处理和滚压工艺。 为了在保证强度的同时减轻质量，采用空心车轴使超声波探头可以直接穿过该通孔，使探伤容易化 。 设计标准 3. CRH3车轴按疲劳寿命20年设计，材质为A4T。 4. CRH5转向架车轴为空心轴，中空直径为φ65mm，材质与TAV-S104、ICT、SM3、ETR460、ETR470、ETR480相同，为30NiCrMoV12钢，依据UNI 6787-71标准加工制造( UNI6787-71：用于铁路轮对的、具有高疲劳强度和韧性特性的、调质的特殊合金钢锻造轴）。车轴可以通过孔探针进行无损检测，车轴设计标准为EN 13103、EN13104、EN 13661和UIC 811-1。 四、空心车轴的加工 1.对车轴进行机械加工时，除了需要满足规定的公差和表面精度要求外，加工表面尤其是接合处不得存在任何刀痕。加工过程不得造成会促使正常使用期间形成疲劳裂纹或变形的残余应力。在车轴表面上能够测量到的残余应力的最大值在处于拉伸时不得超过100MPa。 2.高频淬火热 3.表面滚压强化 我国270km/h动车组高速动力车空心车轴 高速动力车空心轴材料为30CrMoA，属于中、低碳钢一类，适宜滚压加工轴身和过渡圆弧。材料选择除考虑材料的疲劳强度外，还要考虑车轴经常受到冲击载荷的作用，因此，要考虑材料有足够的韧性。 动车空心轴轴头的热压工艺过程 板材下圆料→机加工中心孔→坯料加热→模具压型→机加工→产品。 动车内空心轴加工工艺过程 轴头、轴身组焊→X射线探伤→调质→表面磁粉探伤→半精车内外圆各面→精车外圆各面、精车内孔→精铣轴头外形面→精镗6个Ф100H7的孔→钻小端各孔→铰孔→攻丝→表面磁粉探伤→组装传动盘→动平衡。 小批量空心轴内锥孔加工（长约1m） 小批量空心轴内锥孔加工（长约1m） 1.利用NC130加工中心 NC130加工中心具有镗锥孔的功能。将内空心轴用夹具固定在工作台上，将长镗杆装在平削盘上，运用数控编程，使刀杆在作圆周运动的同时，由平削盘按产品的要求作径向进给，工作进给由工作台来实现，这样就可以完成内锥孔的加工。 小批量空心轴内锥孔加工（长约1m） 2.利用CW61100E卧式车床 CW61100E车床具有小刀架与大拖板联动的功能。 a.预制一根与内空心轴内锥孔锥度相同样轴，一夹一顶，在床子上校正、夹紧。 b.预制一根长方截面镗刀杆，卸下车床方刀架，将镗刀杆固定在刀座上。 c.扳动小刀架，使其斜度为内锥孔的斜度。 d.将百分表装在幢刀杆上，搭上联动手柄，使小刀架与大拖板联动。用百分表校样轴，并不断调整小刀架的角度，最终使镗刀杆的运动轨迹与样轴的斜度完全一致。然后紧固小刀架使其角度固定不变。 e.卸下样轴，装卡工件，夹小端，中心架架在外