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EA4T动车组空心车轴深孔加工工艺研究

制造技术与机床 2015年第11期 107-110页

作者：聂兆云李耀明中北大学机械与动力工程学院山西太原030051 山西省深孔加工工程技术研究中心山西太原030051

内孔是动车组空心车轴上的重要加工部位,其加工质量的好坏直接影响到车辆的后续检修工作。针对空心车轴的结构和材料特性,结合深孔工件的加工特点,制定合理的加工工艺。通过理论分析及加工经验选取合适的加工刀具并确定合理的切削参数... 详细信息

内孔是动车组空心车轴上的重要加工部位,其加工质量的好坏直接影响到车辆的后续检修工作。针对空心车轴的结构和材料特性,结合深孔工件的加工特点,制定合理的加工工艺。通过理论分析及加工经验选取合适的加工刀具并确定合理的切削参数。结果表明:采用该工艺对动车组车轴进行深孔加工,经检测内孔表面粗糙度Ra0.8μm,孔直线度为0.15 mm/m,均符合产品加工要求。

关键词： EA4T 空心车轴 BTA深孔加工珩磨

高速动车空心车轴超声波探伤工艺及探伤机的研究

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机械设计与制造 2009年第4期 212-214页

作者：邓嘉鸣江苏工业学院机械工程系常州213016

介绍了高速动车空心车轴的结构及其疲劳缺陷的产生机理,并针对该缺陷研究相应的探伤工艺及探伤机,介绍了探伤机的原理和结构及缺陷信号的采集和处理。

关键词：高速动车空心车轴超声波探伤工艺超声波探伤机

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30mm内径EA4T空心车轴深孔钻削试验

组合机床与自动化加工技术 2015年第12期 121-123页

作者：刘永彬邵松涛贺庆强南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术工程部山东青岛266111 中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580

空心车轴深孔加工的工艺难度随着孔径减小而增大,为确定30mm内径EA4T空心车轴加工工艺参数的合理取值范围,利用深孔钻床进行了多根空心车轴的深孔钻削加工试验。试验结果表明,为保证顺利断屑并避免刀具过快磨损,进给量取值应在0.12mm/r... 详细信息

空心车轴深孔加工的工艺难度随着孔径减小而增大,为确定30mm内径EA4T空心车轴加工工艺参数的合理取值范围,利用深孔钻床进行了多根空心车轴的深孔钻削加工试验。试验结果表明,为保证顺利断屑并避免刀具过快磨损,进给量取值应在0.12mm/r左右,主轴转速取值应在600r/min左右,切削液流量取值应在80L/min左右,切削液压力控制在2~3.0MPa之间,按上述工艺参数加工后的空心车轴内孔同轴度、尺寸精度和表面粗糙度等指标全部符合设计要求。

关键词：空心车轴 EA4T车轴钢深孔加工

高速列车空心车轴内孔壁缺陷电磁检测技术研究

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高速列车空心车轴内孔壁缺陷电磁检测技术研究

作者：朱玉树国防科技大学

学位级别：硕士

高速列车的空心车轴中存在的缺陷不可忽视,在外部冲击扭曲下,这些缺陷会导致车轴发生疲劳断裂。提前发现车轴中的缺陷可以有效降低事故发生可能性。因此,通过无损检测技术,对空心车轴进行缺陷检测具有十分重要的意义。目前,国内外对空... 详细信息

高速列车的空心车轴中存在的缺陷不可忽视,在外部冲击扭曲下,这些缺陷会导致车轴发生疲劳断裂。提前发现车轴中的缺陷可以有效降低事故发生可能性。因此,通过无损检测技术,对空心车轴进行缺陷检测具有十分重要的意义。目前,国内外对空心车轴内孔壁近表面缺陷检测技术的研究都存在不足之处,本文在分析国内外车轴缺陷检测技术、平面阵列式电磁传感器的研究现状的基础上,对高速列车空心车轴内孔壁缺陷电磁检测技术进行了探索研究,本文的主要研究内容如下:对阵列式电磁检测技术的检测机理进行了分析。阐述了电磁涡流检测的原理以及平面阵列电磁传感器的工作机理,并对平面阵列式电磁检测进行了理论分析,从麦克斯韦方程组的微分形式出发通过推导获得平面阵列式传感器涡流渗透深度计算公式,并分析渗透深度与激励信号频率,传感器波长以及材料属性的关系。设计了一种用于空心车轴内孔壁缺陷检测的新型平面阵列式电磁传感器。通过分析平面阵列式电磁传感器的渗透深度公式,在较低激励频率情况下确定了传感器的波长,设计并通过构建仿真模型分析了传感器的激励线圈和检测线圈的结构,然后通过传感器单元检测缺陷的仿真模型分析确定传感器激励线圈线宽以及线圈纵向长度。基于传感器设计了缺陷检测系统。系统的硬件部分用于产生激励电流信号,并对传感器输出信号进行采集。使用Lab VIEW设计软件部分,对信号进一步处理,使用正交矢量锁定放大方法对阵列式传感器多个通道优提取有效信号,基于最小二乘法提出了传感器校准算法并完成传感器校准,基于格拉布斯准则提出隐藏缺陷判别算法完成缺陷判断。搭建空心车轴内孔壁缺陷检测系统实验平台,并对试件上不同隐藏深度、不同长度缺陷进行实验检测,验证了本研究中所设计的平面阵列式电磁传感器及空心车轴缺陷检测系统的检测能力。

关键词：空心车轴缺陷检测涡流平面阵列式传感器

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高速铁路用空心车轴径向锻造工艺的模拟研究

高速铁路用空心车轴径向锻造工艺的模拟研究

作者：李继光太原科技大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路的发展,采用空心轴势在必行。然而,与实心轴制造相比,空心轴对锻造工艺要求更高。直接用空心管坯径向锻造车轴,具有节约原材料、缩短工艺流程的特点。此外,车轴径向锻造属于三维成形问题,由于其变形具有瞬时局部性和连... 详细信息

随着我国高速铁路的发展,采用空心轴势在必行。然而,与实心轴制造相比,空心轴对锻造工艺要求更高。直接用空心管坯径向锻造车轴,具有节约原材料、缩短工艺流程的特点。此外,车轴径向锻造属于三维成形问题,由于其变形具有瞬时局部性和连续性的特点,计算量极大,到目前为止相关报道极少,国外Joseph P. Domblesky等人将其转化为二维问题进行了有限元计算,国内尚未见报道。本文首先在Gleeble-1500D热力模拟试验机上对50钢、25CrMo4钢进行了热模拟试验,得到了两种材料的本构关系;然后根据零件尺寸和预模拟结果确定了合理的毛坯尺寸,运用DEFORM3D软件对不加芯棒条件下生产空心轴进行了模拟研究,确定了合理的工艺参数,得出了锤头一次径向压下量为8mm,工件一次轴向进给量为80mm时,锻件整体质量比较好,应变分布比较均匀;其次,在此基础上,对锤头和工件之间的热传导进行了模拟计算,得出锤头与工件之间的热交换对最终锻件的质量基本没有影响;再者,对新材料25CrMo4的空心车轴径向锻造进行了数值模拟研究,对两种材料的模拟结果进行了对比分析。本工艺通过对空心车轴在不加芯棒条件下锻造过程的有限元数值模拟,揭示了空心车轴径向锻造过程中的材料流动规律和变形分布特点,为相关空心车轴的优化设计与径向锻造工艺的进一步改进提供了一种新的途径。

关键词：空心车轴有限元径向锻造数值模拟

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三辊斜轧空心车轴微观成性均匀性研究

三辊斜轧空心车轴微观成性均匀性研究

作者：王吉泰宁波大学

学位级别：硕士

空心车轴作为高速列车的核心部件之一,需要具备良好的力学性能。其中,空心车轴内部晶粒的大小及其分布的均匀性是决定其综合力学性能的最重要因素之一。具体来说,在轧制成形过程中,轧件内部晶粒细化程度越高、分布越均匀,轧件的力学性... 详细信息

空心车轴作为高速列车的核心部件之一,需要具备良好的力学性能。其中,空心车轴内部晶粒的大小及其分布的均匀性是决定其综合力学性能的最重要因素之一。具体来说,在轧制成形过程中,轧件内部晶粒细化程度越高、分布越均匀,轧件的力学性能越好。到目前为止,关于三辊斜轧空心车轴成性均匀方面的研究尚无人做过。本文旨在通过对轧件内部晶粒大小及其分布均匀性进行研究,提高轧件的综合力学性能。本文采用simufact仿真和实验相结合的方法对三辊斜轧空心车轴的微观成性均匀性进行了研究。首先,为了阐明轧件内部金属微观演变规律,研究了轧件的速度场、位移场、温度场、动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数在不同阶段的分布规律,并通过点追踪的方式,得到其随时间的变化规律;为了获得工艺参数对成性均匀性的影响规律,采用单因素试验分别讨论了送进角、轧制温度和轧辊转速三种主要工艺参数对轧件晶粒尺寸大小以及晶粒分布均匀性的影响规律;为了获得最优工艺参数组合,采用正交试验和SPSS软件进行研究。首先,通过正交试验,得出了三种工艺参数的最佳组合并确定了其影响主次关系,分别为轧辊转速、送进角和轧制温度。然后,运用SPSS软件对正交试验数据进行了数值拟合,得出了送进角、轧制温度和轧辊转速与综合质量指标间的关系式。本文通过对三辊斜轧空心车轴进行实验。在轧件外形质量方面,实验表明三辊斜轧空心车轴成形质量良好,不仅表面光整,且形状、尺寸方面均较为精确。证明了三辊斜轧空心车轴的可行性。通过对轧件进行金相实验,发现实验件内部晶粒尺寸均得到显著细化,晶粒度由初始的2.5级,最终细化为5-7级,属于细晶粒级别。模拟轧件晶粒尺寸相比实验件要更细小一些,但偏差基本稳定在10%到15%之间。证明了三辊斜轧空心车轴仿真模拟的准确性。本文的研究结果将为提高三辊斜轧空心车轴内部成性质量提供理论基础,可为三辊斜轧空心车轴在实际生产过程微观成性质量控制方面提供理论指导。

关键词：三辊斜轧空心车轴成性均匀性工艺参数正交试验

楔横轧多楔同步轧制空心车轴微观组织规律研究

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楔横轧多楔同步轧制空心车轴微观组织规律研究

作者：曾雪磊宁波大学

学位级别：硕士

楔横轧多楔同步轧制是一种先进的精密成形技术，是多对楔同时对轧件进行径向压下轴向延伸的塑性成形。具有显著节省辊面、减小设备重量、生产效率高、节材及降低成本等优点，是适合专业化、经济化大批量生产大型长轴类零件的有效工艺手... 详细信息

楔横轧多楔同步轧制是一种先进的精密成形技术，是多对楔同时对轧件进行径向压下轴向延伸的塑性成形。具有显著节省辊面、减小设备重量、生产效率高、节材及降低成本等优点，是适合专业化、经济化大批量生产大型长轴类零件的有效工艺手段。而空心车轴作为车辆行走的关键部件，轴向和径向尺寸较大，属于大型长轴类件，因此采用多楔同步轧制技术是车轴成形空心车轴的最佳工艺。目前关于多楔轧制实心件的研究成果比较丰富，而关于多楔轧制大型空心轴类件的研究尚处于起步阶段。因此对多楔同步轧制空心车轴的深入研究有着重要的理论意义和现实价值。本文以空心车轴为研究对象，分别利用理论分析、数值模拟等研究方法对多楔轧制空心车轴的模具设计和微观组织演变规律进行深入的研究。在单楔轧制实心件的旋转条件基础上，推导出了多楔轧制空心件的旋转条件公式;以空心车轴长轴段为例，通过采用单、双楔两种方案轧制该轴段，分析轧制过程中轧件横截面上出现的椭圆度现象，找出了椭圆度产生的原因，并获得了展宽角对轧件椭圆度的影响规律;通过对多楔轧制空心车轴模具设计的研究，得到了模具的基本工艺参数和多楔重要工艺参数的计算公式及选取原则，同时还建立了材料的微观组织模型，从而获得了多楔同步轧制空心车轴的热、力和微观组织相互耦合的有限元模型;通过对多楔同步轧制空心车轴的有限元模拟，分析了整个多楔轧制过程中轧件的等效应变速率和温度变化规律，为研究轧件奥氏体动态再结晶行为和晶粒尺寸分布规律奠定理论基础;研究了轧制初始温度、成形角以及展宽角对晶粒平均尺寸的影响规律，为保证轧件具有均匀细小的晶粒尺寸及良好的机械性能，为工艺参数的优化提供理论基础。本论文通过对多楔同步轧制空心车轴微观组织规律研究得到的成果，对提高轧件的产品质量及机械性能、推广和使用多楔轧制技术具有重要的科学意义和

关键词：空心车轴楔横轧微观组织椭圆度工艺参数价值

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楔横轧多楔同步轧制空心车轴成形机理研究

楔横轧多楔同步轧制空心车轴成形机理研究

作者：张挺宁波大学

学位级别：硕士

楔横轧多楔同步轧制技术是一种先进的大型轴类件精密净近成形技术，具有显著节省辊面、生产效率高、节材及降低成本等优点，适合专业化、经济化大批量生产大型特大型长轴类零件。空心车轴是铁道车辆行走的关键部件之一，是以空心、轴向... 详细信息

楔横轧多楔同步轧制技术是一种先进的大型轴类件精密净近成形技术，具有显著节省辊面、生产效率高、节材及降低成本等优点，适合专业化、经济化大批量生产大型特大型长轴类零件。空心车轴是铁道车辆行走的关键部件之一，是以空心、轴向距离超长和径向尺寸大为特点的特大型轴类件，传统的机加工工艺、锻造工艺等已经无法满足空心车轴日益增大的需求量，因此采用多楔同步轧制成形空心车轴是解决供需矛盾、促进环保生产的有效途径。而目前国内外关于多楔同步轧制空心件的技术在理论上的研究很少，更没有推广到实际应用上，因此开展对楔横轧多楔同步轧制成形空心车轴的研究有着重要的理论意义和实用价值。本文以空心车轴为研究对象，采用Pro-E软件为三维建模工具，以有限元软件Deform-3D为仿真工具，建立多楔轧制空心轴的偏转角数学模型，推导出偏转角的计算公式。以RD2空心车轴为例，研究多楔同步轧制空心轴的模具设计，得到模具设计中的工艺参数选取原则和重要参数的计算公式，并对楔与楔之间的相互耦合进行研究，得到楔的最优布置形式，另外根据空心轴的特点，对模具进行了脱空设计。在此基础上建立了多楔同步轧制空心车轴的热力耦合有限元模型，对楔横轧多楔同步轧制空心车轴进行了仿真试验，得到了空心车轴成形过程中的应力场、应变场和温度场，详细阐述了多楔同步轧制空心车轴的成形机理。最后，本文以展宽角和成形角为例，研究模具工艺参数改变对轧件内部应力应变的影响，得到模具的最优工艺参数。本论文通过对楔横轧多楔同步轧制空心车轴成形机理研究得到的成果，对提高轧件的产品质量及机械性能具有重要的理论价值，对楔横轧多楔同步轧制技术的推广和使用具有实际意义和价值。

关键词：空心车轴楔横轧成形机理多楔同步

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基于动力学的动车组空心车轴损伤容限研究

基于动力学的动车组空心车轴损伤容限研究

作者：余海峰西南交通大学

学位级别：硕士

随着动车组运营速度的不断提高和服役时间的延长,车轮和钢轨间的相互作用逐渐增强,车轴外表面在服役过程中也易产生轻微损伤,一旦车轴出现损伤,在外部载荷作用下可能出现裂纹扩展从而导致断裂破坏,严重影响车辆运行的安全性。因此,研究... 详细信息

随着动车组运营速度的不断提高和服役时间的延长,车轮和钢轨间的相互作用逐渐增强,车轴外表面在服役过程中也易产生轻微损伤,一旦车轴出现损伤,在外部载荷作用下可能出现裂纹扩展从而导致断裂破坏,严重影响车辆运行的安全性。因此,研究服役载荷下车轴的剩余寿命尤为重要。本文将动力学和断裂力学相结合,对动车组空心车轴开展损伤容限研究,主要研究工作如下:(1)调研了车轴服役载荷,分析了标准设计载荷的不足,结果表明:车轴所承受的载荷可以分为静载荷、低频动载荷和高频动载荷,现有标准采用的是基于准静态的无限寿命设计,仅考虑了低频动载荷。为此,提出一种基于动力学的车轴损伤容限评估方法,用以研究服役载荷下的车轴应力强度因子和损伤容限剩余寿命。(2)拟合了裂纹形状因子函数,建立了基于动力学输出的裂纹应力强度因子计算方法。结果表明:有限元法能较好地求解车轴应力强度因子,其中位移外推法的精度要高于应力外推法;考虑裂纹形状演变特性,拟合得到旋转弯曲载荷和压装配合载荷下车轴裂纹的形状因子函数,计算了动态旋转弯曲载荷下车轴的应力强度因子。(3)研究了车轴薄弱位置的应力谱和应力强度因子谱,编制了基于武广线路条件的全程载荷谱。结果表明:车辆速度的改变对车轴薄弱位置最大应力幅值和最大频次对应的应力强度因子范围影响较小;随着车辆负载的增大,曲线超高的减小,小半径曲线下曲线半径的减小,车轴薄弱位置最大应力幅值和最大频次对应的应力强度因子范围增大;随着车轮多边形幅值的增大,车轴薄弱位置最大应力幅值和最大频次对应的应力强度因子范围显著增大。(4)基于名义应力法对车轴疲劳寿命进行评估。结果表明:车辆负载和曲线半径对车轴薄弱位置的损伤有明显影响,车轮多边形磨耗将显著增大车轴的损伤;基于武广线全程载荷谱,对比有无车轮多边形磨耗情况下的车轴疲劳寿命,发现车轮多边形磨耗会使车轴的等效应力显著增大;但考虑1500万公里运营里程,车轴最大损伤仍远小于0.3,说明车轴疲劳寿命具有较大的安全裕量。(5)基于损伤容限法对车轴剩余寿命进行评估。结果表明:车轮多边形磨耗导致的轮轨冲击会显著减少有裂纹情况下车轴的剩余寿命;当考虑1 mm初始裂纹时,在车轮多边形磨耗情况下,车轴剩余寿命从259.6万公里减小到30.2万公里。分析初始裂纹深度、裂纹扩展门槛值和轮轴过盈量对车轴剩余寿命的影响,发现初始裂纹深度、裂纹扩展门槛值对车轴剩余寿命有较大的影响;随着过盈量的增加,车轴剩余寿命逐渐下降。

关键词：空心车轴刚柔耦合应力强度因子特征载荷谱损伤容限疲劳寿命评估