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应用研究轨道交通材料第３卷第２期２０２４年４月

文章编号:２０９７－１９２３(２０２４)０２－００３１－０５ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９７－１９２３.２０２４.０２.００６

惯性摩擦焊轮对空心轴疲劳性能分析

张明明ꎬ刘静ꎬ宋睿１１２

(１.中车大连机车车辆有限公司ꎬ辽宁大连１１６０２１ꎻ

２.大连交通大学材料科学与工程学院ꎬ辽宁大连１１６０２８)

摘要:通过静强度试验、疲劳强度试验、旋转弯曲疲劳试验以及对其断口微观形貌进行观察等方

式ꎬ对惯性摩擦焊轮对空心轴疲劳性能进行分析研究ꎮ结果表明:在加载１３４.５ｋＮｍ扭矩的情

况下ꎬ所检测试件的最大应力为３９３ＭＰａꎬ小于规定许用应力ꎻ在静强度施加扭矩４３.７５ｋＮｍꎬ作

７

动器施加垂直力为８７.５ｋＮꎬ循环加载次数总共为１０次情况下ꎬ经磁粉探伤检测试件未出现裂

纹ꎻ试件旋转弯曲中值疲劳极限为３８７ＭＰａꎬ观察其疲劳断口微观形貌未发现缺陷ꎬ断裂方式为典

型的疲劳断裂ꎮ

关键词:惯性摩擦焊ꎻ疲劳性能ꎻ３０ＣｒＭｏ合金钢

＋

中图分类号:Ｕ２７０.３３ꎻＵ２７０.６４文献标志码:Ａ

参考文献引用格式:张明明ꎬ刘静ꎬ宋睿.惯性摩擦焊轮对空心轴疲劳性能分析[Ｊ].轨道交通材料ꎬ

２０２４ꎬ３(２):３１－３５.

[９]

全造成不可估量的损失ꎮ最早关于疲劳失效问

０引言

题可以追溯到十九世纪ꎬ工业革命蓬勃发展ꎬ各类机

自改革开放４０年来ꎬ我国铁路运输及铁路建设械部件被广泛应用ꎬ承受载荷的机械部件在低于材

[１]

已经取得长足进步ꎬ其中主力运输机车从内燃机料强度极限的服役条件下发生了失效ꎬ引起了科研

车过渡到电力机车ꎬ自１９９７年开始ꎬ我国逐步进行工作者的广泛关注ꎮ１８５４年ꎬＢｒａｉｔｈｗａｉｔｅ最早提出

[２]

了６次铁路运输提速ꎬ现如今１６０ｋｍ/ｈ客运电力了金属疲劳的概念ꎬ经过多年的不断探索ꎬ疲劳研究

[３][１０－１１]

机车已经成为铁路运输的主力ꎮ空心轴结构是领域有了较为完整的体系ꎮ

机车驱动系统的重要部件ꎬ主要作用是将从动齿轮本文对３０ＣｒＭｏ合金钢的空心轴惯性摩擦焊接

输出的扭矩传递到车轮ꎬ最终形成机车运行的驱动头的静强度、整体疲劳强度、旋转弯曲疲劳强度进行

力ꎮ通常空心轴采用焊接结构ꎬ主要由轴身和三爪了系统研究ꎬ对旋转弯曲疲劳断口微观形貌分析ꎬ确

盘组成ꎬ本次试验采用的焊接工艺为惯性摩擦焊ꎬ其定了３０ＣｒＭｏ合金钢的空心轴惯性摩擦焊接头的疲

焊接质量及其可靠性对机车的安全运行十分重劳性能ꎬ为轮对空心轴设计及制定合理的工艺提供

要[４－５]ꎮ与其他类别的摩擦焊相