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    軸承知識

    KNOWLEDGE

    鐵路車輛檢修維護運用的檢測技術研究

    2021-08-16

    來源:《機電信息》 2020年第29期

    包麗靜

    (吉林鐵道職業技術學院)

    摘 要:為保證列車的高速運行安全,同時提高鐵路檢修部門的檢修效率與檢修能力,常采用無損檢測技術和車輛動態檢測技術配合使用的方式,為列車運行全過程提供安全保障。

    關鍵詞:超聲波檢測;磁粉檢測;車輛動態檢測

    0 引言

    鐵路運輸作為我國重要的交通運輸方式,承擔著我國70%的運輸任務。鐵路提速、重載的進一步發展,尤其是高速鐵路的迅速發展,對鐵路車輛運行安全提出了更為嚴格的要求。車輛檢修維護應用的檢測方法可以分為兩大類:一是用于車輛靜止狀態,在車輛分解的前提下應用的無損檢測技術,主要有超聲波檢測和磁粉檢測兩種;二是用于車輛運行過程中的車輛動態檢測技術。

    1 無損檢測技術

    鐵路上應用最為廣泛的無損檢測方法是超聲波探傷和磁粉探傷兩種方法。特別是機車、車輛零部件,如車輪、車軸、軸承、齒輪等,需要超聲波檢測和磁粉檢測技術配合使用。

    1.1    超聲波檢測技術

    1.1.1    車軸的超聲波檢測

    利用超聲波檢測車軸缺陷,首先需要確定檢測對象是空心車軸還是實心車軸。檢測對象為空心車軸時,可以將直探頭伸入車軸中心通孔,通過一次掃查實現全面檢測。檢測對象為實心車軸時,分析得出車軸易發生疲勞缺陷的部位分布在應力較大的位置,如車軸軸頸根部、輪座鑲入部外側(10~30 mm)和內側(5~30 mm),另外傳動齒輪鑲入部內外側也是易產生疲勞裂紋的區域。若缺陷不易被檢查出來,尤其在不退輪的情況下,需采用多種角度探頭實現全面檢查。探傷中使用的橫波探頭超聲波頻率為2.5 MHz,小角度縱波探頭超聲波頻率為2.5 MHz或4~5 MHz,可檢出缺陷靈敏度為2 mm的人工缺陷。探傷方法主要有直探頭縱波探傷、小角度縱波探傷和橫波探傷。

    1.1.2    車輪探傷

    按照車輪上產生的裂紋延伸方向可以將裂紋定義為周向裂紋、徑向裂紋和斜裂紋3種。周向裂紋沿車輪圓周方向發展,發展到一定程度就會延伸至車輪踏面,容易導致車輪掉塊或車輪崩裂。沿車輪直徑方向擴展的徑向裂紋,是車輪裂紋中危險等級較高的裂紋,可導致車輪崩裂。與直徑方向成一定角度的斜裂紋,相對擴展速度慢、危險性低。利用超聲波雙晶探頭掃查踏面,只能探測到周向裂紋,對徑向裂紋和斜裂紋的檢查能力極低。徑向裂紋和斜裂紋的探測則需要用折射角大于62°的斜探頭進行探測。

    1.1.3    輪輞、輪緣探傷

    在運用超聲波探測缺陷的過程中,由于沒有合適的探測面且探測角度不易獲取,輪輞、輪緣是車輪上最難檢測的位置。經過長期實踐,得出采用大角度橫波探頭可以在輪輞中獲取其圓周界面的多次反射波。輪緣裂紋的探傷如果采用縱波探傷方法,不管是直探頭還是雙晶探頭,幾乎都無法探測輪緣裂紋,所以對輪緣裂紋的檢測一般使用大角度橫波探傷。

    1.2    磁粉探傷

    磁粉探傷作為鐵路車輛檢修中運用最廣泛的一種無損檢測手段,檢測對象包括輪對、車鉤、構架、制動梁等重要走形部件。其工作原理是利用電磁場對檢測工件進行磁化,工件表面及其附近存在缺陷時,會在其附近區域產生漏磁場,施加在工件表面的磁粉就會在此處聚集形成磁痕,顯示鐵磁性材料表面或近表面的不連續性和缺陷。作為一名磁粉探傷人員,是否能夠正確判斷磁痕極為重要,這直接影響探傷的準確性。

    磁粉探傷效果除受探傷工操作水平影響外,還會受到磁懸液濃度、探傷機性能等因素的影響。為保證探傷系統探傷結果的靈敏度,每天開工作業前以及作業結束后都需要完成系統綜合性能校驗。性能校驗包括常規檢查、磁懸液濃度檢查和系統綜合靈敏度試驗。系統綜合靈敏度試驗采用A1型標準試片,粘貼試片時,試片刻槽面應與零部件表面密貼,“+”刻槽中應有一條刻槽與被探測零部件的中心線平行,用膠帶沿試片四周呈“井”字形將試片粘貼牢固、平整,嚴禁膠帶紙遮蓋試片刻槽部位。試片應粘貼在探傷部位磁場較弱或較易產生裂紋的部位。

    2 車輛動態檢測技術

    為保證車輛運行安全、穩定,同時提高列車運行效率,鐵路部門針對運行列車采取軸溫檢測、運行品質檢測、輪對狀態檢測、重要走形部件故障狀態檢測等多種綜合的動態檢測技術對列車進行綜合檢測。

    2.1    軸溫檢測

    采用車輛軸溫傳感器實時檢測動車組列車和客車的車軸溫度,監督軸溫防止熱軸燃軸事故的發生。對于貨物列車則采用鐵路車輛軸溫智能檢測設備(THDS),實現定點軸溫檢測。紅外線軸溫檢測基于維恩位移定律,對不同溫度車軸產生的紅外線進行計算反推出車軸溫度。軸溫?測通過熱敏電阻探測器或光子探測器接受紅外線,并將其轉換為電信號進行計算處理。軸溫檢測準確率高,可以很好地防范列車熱軸切軸事故。

    2.2    故障動態圖像檢測

    傳統車輛檢測技術中,由車輛檢車員在車站對站停列車進行整車狀態檢查,人工作業不僅工作環境惡劣,還需要列車長時間站

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