车轮生产中采用超声波检测残余应力

本文介绍了研究开发的对机车带轮箍车轮实施残余应力检查的方法和手段。检测方法的基础是使用电磁-声学转换所产生的声弹性现象。文章列出了在机车轮对的生产过程中,采用超声波检查轮箍残余应力的结果。     

动车组列车车轮超声波检测异常反射回波分析研究

对速度为350 km/h动车组动车车轮超声波检测过程中定位销孔处产生的异常反射回波进行了分析。结果表明,该异常反射回波在定位销孔固有回波之后出现,且声程差固定;两个定位销孔之间存在的较大接触应力是产生异常反射回波的主要原因。对定位销孔两侧异常反射情况和定位销孔应力的来源进行了试验验证。验证结果表明,该类型异常反射回波为非缺陷波,定位销孔处的应力为动车组车轮运行过程中所产生。     

铸铁闸瓦对车轮踏面影响的研究

通过制动试验和用有限元法进行的模拟，考察了高速时现用闸瓦和新开发闸瓦对车轮踏面的影响。从制动试验结果来看，开发品同现用品相比，在平均摩擦系数的稳定性，闸瓦的磨耗方面有优越性，但其对应的车轮踏面状态较差，车轮温度也较高，对车轮有较大的破坏性，从残余应力的模拟可以推断，开发品对应的车轮踏面的残余应力最大值要比现用品的高。     

列车车轮疲劳强度安全评定的研究

目前国内没有车轮疲劳强度设计计算标准,使用ANSYS8.0软件对高速列车车轮进行了三维有限元分析,计算出车轮在直线、曲线和道岔牵引三种工况时孔边薄弱部位的应力,利用二种方法算出车轮的安全系数对其疲劳强度进行评定.通过对三种方法进行比较研究,认为应力分量中考虑平均应力方法应为优先选择的方法.     

铁道车辆车轮强度设计方法探讨

鉴于目前国内尚无车轮强度的设计计算标准,本文对车轮强度设计方法进行探讨。提出了主动轮和从动轮车轮强度计算的载荷工况和当量静应力及当量疲劳应力计算方法。依据实验数据提出了4种车轮材料的许用应力。根据本文方法编制处理程序并以中国铁路在役客车的KKD型车轮和蓝箭动车主动轮为例,对静强度及疲劳强度进行了计算分析。分析结果表明:本文论述的车轮强度设计方法,计算结果符合实际,具有可操作性。     

铁道车辆用低应力、低噪声轻量型车轮的开发

利用有限元、边界元等方法,优化铁道车辆车轮的形状,采用试验验证新形状车轮的性能,证明新型车轮质量轻、应力小、噪声低。     

运行条件对整体车轮强度特性的影响

铁路机车车辆的轮对是高负荷部件,要求有高的安全可靠性。对整体车轮材料强度检验的实施过程在检验规范中规定。这种车轮材料强度检验与机械强度和热负荷检验不同。承受机械负荷的能力是以疲劳强度来检验的。在特定情况下,可以采用由工作强度定义的当量应力来检验。由此表明,由于车轮承受着非常高的总应力循环次数,所获得的检验结果与所采用的应力损伤累积假设密切有关。该假设以韦勒(WHLER)疲劳特性曲线和负荷组合的关系表示。如果采用这种方法,则必须有符合法规的、标准的检验规范。车轮在极限磨耗尺寸下运转时,由于车轮的磨耗会导致负荷的显著增加,所以对轨道状态也有很大影响。轮轨作用力产生的应力将与车轮制造和运行产生的附加应力相迭加。制造应力是指车轮轮圈(轮缘)调质所产生的内应力以及组装时的装配应力。运行附加应力是指由车轮离心力和车轮圆盘制动及闸瓦制动发热所产生的应力。闸瓦制动对车轮材料提出了极高的要求。在这些情况下,今后对车轮强度检验过程的管理及相应的规范应做进一步的改进。通常,除闸瓦制动力以外,轨道作用在车轮上的力和侧向力对车轮工作负荷有很大的影响。亦已证明,运行附加应力相当低。这个论断已被应力分析所证实。     

地铁车轮辐板安装刹车盘对其声辐射特性的影响

本文利用数值方法分析地铁车轮辐板安装刹车盘对其声辐射特性的影响。数值分析中,首先根据某新型地铁车轮的实际尺寸建立车轮的三维实体有限元模型,基于模态叠加法计算该车轮在不同激励下的动态响应。计算动态响应时考虑轮轨名义滚动圆处法向单位力、轮缘根部横向单位力和轮轨名义滚动圆处轮轨表面粗糙度等效力3种激励对地铁车轮振动特性的影响。利用有限元算得的车轮振动结果,生成声学网格速度边界条件,通过声学边界元法计算车轮的声辐射特征。分析结果表明,车轮声辐射主要来自车轮辐板轴向贡献,踏面径向贡献相比之下不显著。另外,刹车盘能起到对辐板声屏障的作用,从而衰减来自车轮辐板的噪声辐射。车轮辐板安装刹车盘后,在通过小半径曲线时,可以有效降低轮轨横向力作用下激发出的车轮轴向模态振动噪声,同时对车轮的直线滚动噪声也有一定的抑制作用。另外,刹车盘对车轮轴向辐射声场的指向性有较显著影响。     

机车用辗钢整体车轮超声波透声不良分析

对一批机车用辗钢整体车轮在超声波检测时发现的透声不良车轮,进行取样检验,确认透声不良为晶粒粗大引起.通过对试样的热处理试验以及对淬火加热炉进行温度均匀性测试,证实了炉内存在低温区,而温度偏低导致了热处理未能完全消除原始轧态组织.     

轨道交通弹性车轮轮箍承载特性研究

针对轮箍在运用过程中的疲劳失效问题，结合弹性车轮结构特点和承载原理，对轮箍的承载特性及相关影响因素进行系统研究，以提高轮箍的承载强度和弹性车轮运用安全性。为了精确分析弹性车轮轮箍在弹性支撑下的应力特性，基于有限元理论，建立了考虑橡胶块弹性离散支撑的轮箍承载特性参数化计算模型，对不同车轮刚度、轮箍厚度和车轮直径等结构参数下的轮箍应力状态分布、动态变形量、应力幅值等进行了研究。研究结果表明，在车轮运行过程中，轮箍内表面和外表面应力分布均呈“W”形变化趋势，其中内表面以拉应力为主，外表面以压应力为主；随着轮箍厚度、车轮刚度的增大，轮箍承载性能和安全性得到改善；但随着车轮直径的增大，轮箍的承载强度呈降低趋势，因此对于直径较大的弹性车轮应当适当增大车轮刚度及轮箍厚度，以确保轮箍的安全性能。文章的研究方法和结果为弹性车轮结构及性能优化提供了可靠的设计依据，为提高弹性车轮的运用安全可靠性提供了极强的指导作用和参考价值。     

用超声波探伤评估车轮应力

通过超声波探伤,对锻造车轮轮辋上的应力变化进行分析,并将测试值与有限元模拟进行了比较,得出了一致的结果.     

重载铁路钢轨探伤高速试验平台超声验证研究

以新朔铁路钢轨探伤现状为背景,建立高速试验平台,研究高速下的超声探伤性能.基于钢轨超声检测原理设计了不同类型人工伤损,通过理论计算对比了60 kg/m钢轨和高速试验平台样板轮的超声反射路径差异.利用CIVA软件建立60 kg/m钢轨和样板轮仿真模型,对比分析其超声探伤结果.在高速试验平台进行静态和动态试验,对高速下超声...     

铝合金蜂窝板钎焊接头的超声波C扫描检测

分析了铝合金蜂窝板钎焊接头连接状态与超声检测C扫描信号的关系,建立了钎焊接头有效连接面积的超声检测分析模型,并基于该模型生成C扫描图像。利用图像增强、边缘检测等图像处理方法对C扫描图像进行处理,处理后的图像能够清晰地显示出钎焊接头形貌。将钎焊接头尺寸的实际测量值与超声检测值进行对比,结果表明,超声检测所得焊缝有效连接面积与实测值绝对误差小于0.11 mm,证实了超声波检测可用于铝合金蜂窝板钎焊连接面积定量分析。     

基于熔宽的激光焊缝超声波检测成像分析

利用超声波检测技术对不锈钢搭接焊缝质量进行了评估研究.使用二维阵列式探头对激光焊缝进行了检测,分析了不同熔合区域对A扫描回波信号的影响,并对熔合区域进行了C扫描成像.基于熔合特征信息提出了等效熔宽的概念,利用统计方法建立了等效熔宽的数学计算模型.结果 表明,该模型的计算精度能够充分满足实际工程应用需要.     

DF_(4B)型机车车轴齿端轮座内侧超声波探伤波形分析

探讨超声检测DF4B型机车车轴齿端轮座内侧各种反射回波的形成原因,分析组装间隙、组装应力和疲劳裂纹反射回波波形特点及其区别,针对企业标准中关于缺陷的评定要求提出修改意见。     

上行式SX64/2700型移动支架造桥机预压试验监测及分析

为保证桥梁施工质量和安全,移动支架造桥机首次使用前必须进行预压试验。以西成客运专线汉江特大桥为工程背景,介绍上行式SX64/2700型移动支架造桥机预压试验的有限元分析、测点布置、监测方法及频次。通过对预压过程的监测和对监测数据的分析,计算出了弹性变形和非弹性变形,取得了应力实测数据,证明上行式SX64/2700型移动支架造桥机完全能够满足该桥的施工要求。     

提高铁路车轴疲劳性能的表面强化处理技术

文章介绍曰前国内外多种提高铁路车轴疲劳性能表面强化处理方法的特点及应用情况,并将近几年来发展迅速、并具有很大推广价值的超声冲击强化处理方法应用到铁路车轴的表面强化处理上,以期提高车轴使用寿命。通过对LZ50车轴钢进行超声冲击强化处理,在LZ50车轴钢表面上获得一层塑形变形层,在表面硬度提高的同时,表面粗糙度值降低,且存在有较高的残余压应力。而这些特性均将有利于提高车轴的疲劳性能。     

基于非线性超声的无缝钢轨锁定轨温检测

针对基于非线性超声的无缝钢轨锁定轨温检测问题,理论分析了材料非线性系数在温度、应力变化过程中的变化情况,试验研究了温度与应力对自由状态及锁定状态下钢轨超声非线性系数的影响,得到了温度与应力共同作用下的非线性超声响应规律。研究结果表明:自由状态下钢轨中传播的超声非线性受温度影响明显,非线性系数随温度升高而增大,随温度降低而减小;锁定状态下钢轨中传播的超声非线性受温度与应力耦合作用,非线性系数在钢轨温度高于锁定轨温时随温度升高而增大,在钢轨温度低于锁定轨温时随温度降低而增大,在钢轨温度为锁定轨温时出现局部极值点。论文从理论和试验两方面证实了非线性超声可以检测无缝钢轨锁定轨温。     

基于人工鱼优化的MP超声微弱信号提取方法研究

强噪声背景下微弱信号的提取一直是超声信号处理领域研究的一个难题,传统的信号处理方法难以准确提取弱缺陷信号,稀疏分解方法为提高超声弱缺陷的检出率开辟一条新途径,但计算量大是困扰其应用的一个主要因素。本文提出一种人工鱼群优化匹配追踪的快速算法。人工鱼是一种新型智能优化算法,具有并行寻优、全局收敛性好,对初值不敏感的特点。利用本文算法在重建信号质量不变的情况下,提高稀疏分解在冗余字典中原子匹配的速度和精度,满足信号处理实时性要求。采用与超声信号最优匹配的Gabor函数,经伸缩和平移生成过完备原子库,提高对超声信号的表达能力。通过仿真分析和实际检测铸钢试件,表明该方法能够有效地检测出强噪声背景下的弱信号。     

基于预紧力工况下的原位螺栓超声检测研究

高铁制动盘螺栓疲劳裂纹可能会危害列车行车安全,有必要进行原位检测。但常用小角度纵波检测未考虑原位状态下预紧力的影响,螺栓缺陷定量精度不足。运用CIVA软件对原位螺栓裂纹进行仿真并优化检测工艺;利用有效弹性常数法表征螺栓在应力诱导下的宏观各向异性,研究预紧力对缺陷定量的影响规律。建立原位状态的螺栓模型,分析折射角,晶片尺寸,频率和带宽对螺栓声场和缺陷回波的影响,选择最佳工艺参数。基于此参数,模拟不同预紧力下不同尺寸缺陷的回波。研究结果表明:不同预紧力下回波幅值不同。最后,绘制缺陷大小-波幅曲线图,实现螺栓缺陷定量分析。对实际螺栓开展原位检测,结果表明考虑预紧力后,缺陷定量误差降低了12%。