动车组车轮辋裂损伤容限和剩余寿命评估

针对我国某型动车组车轮在实际线路发生的辋裂损伤,在全面失效分析的基础上,揭示了车轮辋裂失效机理;以车轮材料裂纹扩展试验数据为基础,结合Franc3D仿真分析软件对车轮内部缺陷进行裂纹扩展仿真计算.仿真结果表明:车轮内部缺陷尺寸及分布均对车轮滚动接触疲劳寿命产生影响,缺陷尺寸越大,分布位置距车轮最大应力区越近,车轮疲劳寿命越短.该车轮的损伤容限为3 mm,与标准中失效判据3 mm一致,给出了目前我国铁路车轮辋裂失效探伤标准(?3 mm横孔当量大小)的理论依据.

铁路机车车轮辋裂特征分析与对策研究

机车车轮在运用过程中常见的损伤主要有踏面损伤及轮辋内部裂纹(简称辋裂)两大类。由于内部裂纹极具隐蔽性,初期很难发现,故上述两类损伤中又以辋裂的危害性最大。对辋裂的特征进行总结,通过分析车轮辋裂产生的原因、机理及发生规律,提出在目前高速、重载条件下针对此类车轮失效模式的对策。

客车轮辋裂分析与高速车轮钢工艺改进探讨

采用化学分析、金相检验、扫描电镜和能谱仪等对客车辋裂车轮进行分析。结果表明:在裂纹源区域存在棱角分明的Al2O3夹杂,即使夹杂物符合标准但因其组成结构及形态控制不合理,在材料使用状态恶化时,也可造成辋裂失效。通过将铁路客车及高速列车用车轮钢中氧化物控制为"球状Mn S包裹氧化物"复合结构,并使其微细化与弥散化分布,可缓减脆性夹杂对基体组织的割裂、划伤作用,减小脆性夹杂物对基体组织产生的嵌镶应力,减小形成裂纹源的可能性,提高材料的疲劳寿命,防止辋裂。

防止铁道车轮疲劳辋裂技术探讨

导致车轮辋裂的主要冶金因素包括存在棱角分明的Al2O3夹杂、在浇钢砖表面蓄积而成的大型夹杂物、浇注耐材熔损脱落产物。采用"球状MnS包裹点状氧化物"技术,可降低Al2O3夹杂的危害。采用高铝质浇钢砖及"恒通钢量"浇注技术后,减少了浇钢砖表面蓄积形成的大型夹杂物以及耐材熔损脱落产物,模铸车轮轮辋不大于Ф2mm"超声探伤合格率由92%提升到99%。采用连铸工艺后,车轮轮辋小于Ф1mm"超声探伤合格率达到99.7%。

客车轮辋裂分析与高速车轮钢工艺改进研究

采用化学分析、金相检验、扫描电镜和能谱仪等对客车“辋裂”车轮进行检验分析，结果表明，其主要原因是在裂纹源区域存在棱角分明的Al2O3夹杂，即使夹杂物合标但因其组成结构及形态控制不合理，在材料使用状态恶化时，也可造成辋裂失效。通过将铁路客车及高速列车用车轮钢中氧化物控制为“球状MnS包裹氧化物”复合结构，并使其微细化与弥散化分布，可缓减脆性夹杂对基体组织的割裂、划伤作用，减小脆性夹杂物对基体组织产生的嵌镶应力，减小形成裂纹源的可能性，提高材料的疲劳寿命，防止辋裂。

跑道线圈换能器在铁路重载货车探伤中的应用

针对在线车轮超声探伤系统的工程应用,研究了跑道线圈电磁超声换能器由洛伦兹力换能机制在钢中产生的辐射声场。根据外磁场和线圈配置,将表面力源近似为非均匀的水平剪切力源,数值计算得到了此力源的辐射声场指向性图,并与实验结果进行比对,结果表明辐射的水平偏振横波具有中间强两侧弱的指向性,对理解跑道形电磁线圈超声换能器的辐射声场和在重载货车车轮辋裂缺陷探伤中的工程应用具有一定的指导意义。

轮轨垂向力地面连续测量的复合测区方法

对既有广泛运用的“剪力+支撑力”轮轨垂向力测量方法进行分析,表明在共用剪力传感器位置存在长度约1个钢轨高度的剪力测量过渡(无效)区,导致测量结果不能真实反映左右侧钢轨间剪力的大小;为此提出轮轨垂向力地面全连续测量的复合测区方法,在不改变“剪力+支撑力”轮轨垂向力测量方法连续单元测区布置的同时,通过增加约束条件、构建复合测区,提取各连续单元测区与相邻连续单元组成的复合测区有效轮轨垂向力,并按照时序进行组合,实现在不增加硬件条件下完成轮轨垂向力的地面长距离全连续测量。基于铁路车辆运行状态地面安全监测系统(TPDS)实测数据,进行复合测区方法的具体实施,并与仿真结果对比,验证该方法对轮轨垂向力全连续测量的有效性。将该方法应用在TPDS中,拓展其功能,结果表明:复合测区方法的应用,能实现车轮多边形和辋裂的监测,为安全监测、评估提供有效手段。

动车车轮在线超声检测系统数据处理方法研究

介绍了动车车轮在线超声检测系统的结构和原理,针对768个通道的单晶斜探头和双晶直探头所采集的回波信号,提出了一种利用霍尔传感器对行驶中的动车轮对进行定位,从而对大批量超声探头检测数据加以筛选处理的方法。经过实际应用证明,处理后的检测数据在系统中对车轮内部辋裂缺陷的成像准确、清晰。