RD2型車軸的加工工藝設計

1、rd2型車軸的加工工藝設計（摘自百度文庫）緒 論一、引言 鐵路是我國主要運輸方式，在國民經(jīng)濟中起著非常重要的作用。鐵路的客貨運量約占50%，是國民經(jīng)濟的先導。近年來，我國國民經(jīng)濟發(fā)展十分迅速，要求鐵路運輸能力與國民經(jīng)濟發(fā)展相適應。由于前一段時間忽視了鐵路的提前投入，鐵路運能的增加不能適應國民經(jīng)濟的發(fā)展，在這段時間里鐵路運輸成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和不斷完善，人們的經(jīng)濟活動將越來越頻繁，同時人們生活水平的提高、消費觀念的轉(zhuǎn)變、節(jié)假日的增多，外出旅游、休閑度假、探親訪友的客流數(shù)量將不斷增加，其結(jié)果將使我國旅客需求數(shù)量迅速增長，并且對運輸質(zhì)量的需求更加突出，出行消費將追求方

2、便快捷、經(jīng)濟合理、環(huán)境舒適、服務良好、安全可靠的交通方式。鐵路特別是城際鐵路能夠提供快速、舒適、便捷、安全等全方位客運服務，滿足小康社會旅客對運輸質(zhì)量的多層次需求。由此可見，運輸對車輛的要求越來越高。為了適應形勢的發(fā)展，必須下決心研制開發(fā)高速、重載的高科技鐵路車輛。把鐵路推向一個新的發(fā)展時期。而車輛速度的提高，不僅僅是在原有基礎上速度的提高，他同時包括對車軸自身的改造和創(chuàng)新，以適應提速后對車輛自身各方面性能的要求。對現(xiàn)有車軸自身的改造是現(xiàn)有車輛提速的一個重要環(huán)節(jié)，也是當前的一個重點?，F(xiàn)有的車軸由于其加工工藝的問題，使得其經(jīng)濟成本較高，且卸荷槽的采用，也使的得應力過于集中，易引起車軸過早的產(chǎn)生裂

3、紋，及燃軸事故的發(fā)生，從而導致列車的行車安全性降低。因此，需要進行車軸加工工藝的研究，對其進行優(yōu)化。隨著車輛上的各種裝備也越來越多，因此車輛的自重和載重也越來越大，對車軸的要求也越來越高。因此在車輛設計和制造時應采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)來降低車重。本文設計的是一種貨車滾動軸承的空心車軸，為了降低成本，軸的結(jié)構(gòu)應盡量簡單，并有良好的加工和工藝裝配性。增強軸的工作能力，從而提高車輛的可靠性和安全性，從而滿足車輛對鐵路高速重載的要求，以滿足當前社會的運輸需求。二、貨車車軸現(xiàn)狀國內(nèi)車軸軸型已標準化和系列化，這是為了簡化設計，便于制造、檢修、運用，同時為了減輕車軸自重，提高經(jīng)濟效益，以適應不同車種和不

4、同車輛自重和載重的要求，以及適應客貨運輸用途不同的需要。根據(jù)鐵道部標準tb45038， 標準型滾動軸承車軸有rb 、rc、rd、re、rc、rc、rd、rd型。其中 rb 、rc、rd、re型用于貨車，其余用于客車。在鐵道貨車車輛中，rd2型滾動軸承車軸適應的轉(zhuǎn)向架比較多。例如轉(zhuǎn)8a、轉(zhuǎn)8ag、轉(zhuǎn)8g、轉(zhuǎn)k1、轉(zhuǎn)k2、轉(zhuǎn)k3、轉(zhuǎn)k4等轉(zhuǎn)向架均采用rd2型滾動軸承車軸。車輛運行速度不超過120km/h，載重一般是70t。舊型滑動d型輪對軸身設計為錐形，本來是載重50t的貨車上裝用。后來一部分裝在載重60t的貨車上，曾發(fā)生多次冷切事故，所以rd2型輪對作為載重60t的貨車上裝用的主型輪對，輪座直徑

5、和軸中央直徑分別比以前d增加了12mm、19mm。貨車車輛車軸為階段式車軸，且車軸軸頸部分為承載的主要部分之一，車軸軸頸直徑尺寸直接影響著車軸抗彎的能力。限用載重50t車上的滑動貨車標準型d型車軸，滑動d軸的軸頸直徑原型為145mm。規(guī)定檢修中不低于129mm，載重50t及其以上的滑動貨車標準e型車軸。但是由于載重50t的貨車占的比例較大，所以在60t的貨車上裝用的d型輪對軸頸的直徑基本上都是在135mm以上，貨車車軸輪對滑改滾之后，用rd2型輪對，而rd2型車軸的直徑，原型僅為130mm（卸荷槽處直徑為130）。rd2型比d型軸頸直徑原型小15mm，比e型軸頸直徑原型尺寸小25mm，顯然rd

6、2型車軸抗彎能力不如d或e型車軸，雖然后期提出了40鋼的材質(zhì)改變，但是現(xiàn)役40鋼rd2型車軸輪對的數(shù)量還是很大。三、設計的主要內(nèi)容本文將主要根據(jù)我國的車軸概況，研究鐵路車軸的當前加工工藝情況，設計滾動軸承車軸的加工工藝，設計車軸的粗加工和精加工工藝，針對車軸出現(xiàn)裂紋并影響列車運行安全性的重大問題，結(jié)合目前的加工修理現(xiàn)狀，分析卸荷槽對貨車rd2型車軸軸頸影響，給出具體可行的解決之道來提高車軸的工作能力。在大量分析的基礎上，對車軸的強度和壽命進行計算，從中選擇最優(yōu)的車軸類型，以滿足提速改造后對車軸性能的要求。第一章 滾動軸承車軸概述及加工工藝分析第一節(jié) 貨車滾動車軸概述一、軸的分類與用途軸是組成機

7、器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)零件（例如齒輪、蝸輪），都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。因此軸的主要功能是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。心軸又分轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受彎矩（或彎矩很?。┑妮S稱為傳動軸。軸還可按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橥鶑椭本€運動，或作相反的運動變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡單，加工容易，應力集中源少，但軸上 的零件不易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動軸，階

8、梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。 直軸一般都制成實心的。在那些由于機器結(jié)構(gòu)的要求而需要在軸中裝設其它零件或者減小軸的質(zhì)量具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的?？招妮S內(nèi)徑與外徑的比值通常為0.50.6,以保證軸的剛度及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。1 二、車軸各部位名稱及作用（一） 軸頸：用以安裝滑動軸承的閘瓦或滾動軸承負擔著車輛重量，并傳遞各方向的靜、動載荷。（二） 輪座：車軸與車輪之間的配合的部位。為了保證輪軸之間有足夠的壓緊力，輪軸直徑比車輪直徑要大0.100.15mm，同時便于輪軸壓裝，減少應力集中，輪座外側(cè)（靠防塵板座側(cè)）直徑向外逐漸減少，成為錐體，其小端直徑要小1mm，輪座是車軸受力最大的部位。（三） 防塵板座

9、：為車軸與防塵板配合的部位，其直徑比軸頸直徑大，比輪座直徑小，介于兩者之間，是軸頸和輪座的中間過度部分，以減少應力集中。（四） 軸身：是車軸中央部分，該部位受力較小。車軸各部位如圖1-1所示。圖1-1 貨車滾動軸承rd2型車軸1軸身 2輪座 3防塵板座 4軸頸應該指出，為了減小應力集中，各相鄰截面直徑變化時，交接處必須緩和過度（參看tb450-83)為了提高車軸的疲勞強度，對軸頸、防塵板座和輪座要進行滾壓強化和精加工。在車軸兩端面有中心孔，以便于輪對在機床上進行卡裝，其形狀、尺寸如圖1-2所示。以中心孔軸線為基準刻畫一個標準圓（基準圓），如圖1-3所示。標記圓直徑如表1-1所列。表 1-1 標

10、記圓直徑軸型bcded(mm)110130140150圖1-2 車軸中心孔（標準車軸）滾動軸承車軸每端平分為三個扇形，兩端六個扇形中的任一個扇形內(nèi)刻打制造標記，其余刻打檢修標記，如圖1-3 (a)所示。舊型滾動軸承車軸端部由防松板槽一分為二，兩端共四個半圓，在任一半圓中刻打制造標記，其余刻打檢修標記，如圖1-3 (b)所示。 （a） (b) 圖1-3 滾動軸承車軸新制標記（a）標準型；（b）舊型。車軸軸型已標準化和系列化，這是為了簡化設計，便于制造、檢修、運用，同時為了減輕車軸自重，提高經(jīng)濟效益，以適應不同車種和不同車輛自重和載重的要求，以及適應客貨運輸用途不同的需要。根據(jù)鐵道部標準tb450

11、38 , 標準型滾動軸承車軸有rb 、rc、rd、re、rc、rc、rd、rd型。其中 rb 、rc、rd、re型用于貨車，其余用于客車。rc、rd型車軸為發(fā)電機傳動車軸，在車軸一端有發(fā)電機皮帶輪安裝軸，標準型滾動軸承車軸各部尺寸示意如圖1-4所示，各部尺寸列于表1.2中。圖1-4 滾動軸承車軸各部主要尺寸（tb 45083）表1.2 滾動軸承車軸各部分尺寸三、車軸材質(zhì)及要求車軸采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如平爐鋼或電爐鋼錠或?qū)ｉT的車軸鋼坯加熱鍛壓成型，經(jīng)過熱處理（正火或正火后在回火）和機械加工制成。車軸鋼的化學成分應符合表1.3的規(guī)定。表1.3 車軸鋼的化學成分（%）車軸熱處理后，其機械性能應符合表1.

12、4的規(guī)定。在金相檢查時，其晶粒度應為 5-8級。表1-4 車軸鋼機械性能四、空心車軸車軸是轉(zhuǎn)向架輪對中重要的部件之一，直接影響車輛運行的安全性，又是轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量的主要組成部分，特別是對于高速車輛和重載車輛，降低車輛簧下部分質(zhì)量對改善車輛運行平穩(wěn)性和減小輪軌間動力作用有重要影響。雖然，簧下結(jié)構(gòu)的輕量化內(nèi)容很多，如車輪、軸箱、軸承、傳動裝置等輕量化，但相對來說車軸的輕量化潛力最大，空心車軸比實心車軸可減輕20%40%的質(zhì)量，一般可減輕60100kg，甚至更多?？招能囕S的結(jié)構(gòu)形式，如圖1-5所示。由于車軸主要承受橫向彎矩作用，截面中心部分應力很小，制成空心后，對車軸強度影響很大。這是因為車輛最大彎

13、曲應力與其抗彎斷面模數(shù)成反比。而直徑為d的實心車輛的斷面模數(shù)與外徑d、內(nèi)徑d的空心車軸的斷面模數(shù)之比，為1-(d/d),若d/d=0.5時，兩者之比為100:93.75，說明空心軸對強度影響雖小，但減重效果明顯。 圖1-5 空心車軸另外，若采用高強度材料，也可以縮小車軸斷面尺寸，以減小車軸自重，但會使成本提高，而且更重要的是隨著材料強度的提高對缺陷的敏感性也隨之增高。加之因斷面尺寸減小工作應力增大，發(fā)生斷軸事故可能性隨之增加并且維護困難，所以一般不采用這種方法。 空心車軸生產(chǎn)工藝的選擇至關(guān)重要，它對空心車軸的性能、減重效果、維修檢查方式、生產(chǎn)成本等密切相關(guān)。世界各國使用過的生產(chǎn)工藝有一、二十種

14、之多。舉例說明：實心軸坯鉆、鏜孔成型；離心鑄造一次成型；厚壁無縫鋼管軸頸鍛縮成型；多段摩擦焊接成型等。1.實心軸坯鉆、鏜孔成型方法工藝比較費工費時，浪費大量金屬。假若軸頸小于150mm時，軸內(nèi)孔內(nèi)徑均為60mm的通直型空心車軸，每根只能減輕60kg左右，減重效果不夠理想；若把軸身部分內(nèi)徑擴大到100mm，還需特種工藝裝備，生產(chǎn)效率也低。2.鑄造工藝是前蘇聯(lián)創(chuàng)造的一種生產(chǎn)車軸的新工藝。據(jù)介紹，在運用實驗中效果還不錯，不過用于高速車輛是否可行值得商榷。3.摩擦焊接空心車軸的結(jié)構(gòu)形式一般可分為式和兩段式。三段式的車軸是事先將軸身和兩軸端部分分段加工，然后在雙頭摩擦焊機上一次焊接成型。兩段式的車軸是由

15、兩節(jié)鍛制和鏜孔的半軸在中央部分相接，采用摩擦焊接法焊接成體整體軸。使用空心車軸需要超探技術(shù)確保其運行安全。所以研制空心車軸技術(shù)的同時，必須研制自動化超聲波探傷裝置。我國有關(guān)實驗研究表明，因采用的空心車軸可以實現(xiàn)內(nèi)壁檢測，使超探路徑短，空心車軸輪座部橫向裂紋探測精度比實心車軸高，裂紋定位正確，漏探、誤判機率可明顯減少。所以空心車軸的使用安全性比實心車軸還要高。值得指出的是，為能盡量減輕簧下質(zhì)量，希望空心車軸的壁厚薄一點為好，但為提高空心車軸的彎曲疲勞強度和摩擦腐蝕疲勞強度，為使車軸彎曲自振頻率（壁厚減薄，其頻率降低）遠離車軸的高速旋轉(zhuǎn)頻率，以避免發(fā)生車軸彎曲共振，其壁厚不可太薄。國外實驗研究表明

16、，空心軸內(nèi)外徑之比最大為6:10。2第二節(jié) 滾動軸承車軸的加工工藝一、綜合要求及工作準備 （一） 綜合要求 1. 滾動軸承車軸的加工修理應在清潔明亮的工作間進行。 2. 工作者必須經(jīng)教育部門的理論學習和實際技能的培訓，取得合格證者方可上崗。 3. 作業(yè)時按規(guī)定穿戴好勞動防護用品。（二）準備工作1按設備操作規(guī)程認真檢查設備各部位，確認技術(shù)狀態(tài)良好后按規(guī)定進行潤滑，試車機床性能良好。2檢查所用吊具、卡具、作用須良好無破損裂紋。 3檢查所用工具，量具狀態(tài)須良好，良好必須在規(guī)定的使用期限內(nèi)。二、基本技術(shù)要求車軸加工修理前應先核對“車統(tǒng)51a”確認探傷標記，新制車軸要對外觀進行檢查，無缺陷及損傷，各部尺

17、寸符合gb 128142002 等標準的要求，如不符合要求不得加工并及時通知材料室和技術(shù)室。新制車軸和改進車軸的加工按圖紙規(guī)定的尺寸粗糙度及形位公差進行加工。 （一）滾動軸承車軸軸頸及防塵板座檢修技術(shù)要求1軸頸（包括卸荷槽）及防塵板座精加工應采用數(shù)控的加工方式，如需降級必須按等級尺寸加工。軸頸及防塵板座加工后各部直徑尺寸，長度尺寸及過渡圓弧半徑必須符合圖紙及限度要求。軸頸與防塵板座允許不是同一等級。2新制車軸軸頸和軸頸降級時必須采用模削的方法進行終加工，軸頸卸荷槽和防塵板座可采用模削或車削的方法加工，軸頸卸荷槽、防塵板座經(jīng)車削后表面必須進行滾壓。3軸頸加工后，其直徑尺寸有變化時，允許在全長范圍

18、內(nèi)向軸頸端部方向逐漸減少，前后兩點直徑差及圓度要求如下：（1） 直徑差 0.020mm （2） 軸頸圓度 0.010mm4防塵板座加工后，其圓度不大于0.025mm 。5軸頸及防塵板座加工后，其表面粗糙度必須達到ra 1.6um 。6輪對廠、段修時，如果軸頸或防塵板座銹蝕，可用00號砂布蘸油打磨，打磨后允許有輕微痕跡。7軸頸上在距防塵板座端面50mm以外部位存在的縱向劃痕深度不超過1.5mm或擦傷，凹痕總面積在60mm以內(nèi)，其深度不超過1.0mm時，均允許清除毛刺后使用。8軸頸上在距防塵板座端面80mm以外部位如存在寬、深均不超過0.5mm的橫向劃痕時，可用00號砂布蘸油打磨光滑，經(jīng)探傷確認不

19、是裂紋時允許使用；軸頸上在距防塵板座斷面80mm 以內(nèi)部位不允許存在橫向劃痕但由于密封座和中隔圈所引起的凹陷環(huán)帶，其深度不超過0.05mm時，可用00號砂布蘸油打磨光滑后使用。9防塵板座上存在的縱向劃痕深度不超過1.5mm或擦傷，凹痕總面積在40mm以內(nèi)，其深度不超過1.0mm時，均允許清除毛刺后使用。10軸頸端部不允許存在墩粗的情況，否則應修復；軸頸端部引導斜坡處有碰傷時，允許消除局部高于原表面的堆積金屬，并用00號砂布蘸油打磨光滑后使用。11防塵板座端面存在銹蝕或局部碰傷時，允許消除局部高于原表面的金屬，并用00號砂布蘸油打磨光滑后使用。12車軸皮帶輪安裝座表面存在銹蝕或局部碰傷時，允許消

20、除局部高于原表面的金屬，并用00號砂布蘸油打磨光滑后使用，檢修車軸的皮帶輪安裝座直徑允許比原型公稱尺寸減小0.5mm 。 （二）車軸中心孔、軸端螺栓孔及軸端螺紋檢修技術(shù)要求1車軸中心孔必須逐個檢查，中心孔有損傷時，允許消除局部高于原基準面的多余金屬，但修復后缺損面積不得大于原中心孔圓錐面積的八分之一。2車軸中心孔允許堵焊，經(jīng)重新堵焊加工的車軸中心孔，其各部尺寸必須符合圖紙規(guī)定。3加修車軸中心孔的輪對必須測量車輪踏面與軸頸面在同一直線上的距離差，其差值必須符合規(guī)定。4軸端螺栓孔及軸端螺紋必須進行檢查，螺紋有損傷或滑扣時，累計不得超過3扣（不得連續(xù)），毛刺必須清除；螺紋磨損時，必須用止規(guī)測試，在距

21、斷面5扣以內(nèi)必須止住，并且止規(guī)不得有明顯晃動（手試）5軸端螺栓孔不能使用時，允許將原螺栓孔堵焊，并移位60加工，螺栓孔堵焊前，須清除螺栓孔內(nèi)的鐵屑和雜物，將螺桿前端車制120角后旋入螺栓孔中，后端距車軸端面為24mm，然后在堵焊，并做修平處理，軸端螺栓只允許移位加工一次。（三）車軸軸身加工要求1軸身打痕、碰傷、磨傷及電焊打火深度在2.5mm以下時，經(jīng)打磨光滑，消除棱角后可以繼續(xù)使用。2軸身的打痕、碰傷、磨傷及電焊打火深度在2.5mm及以上或軸身彎曲時，須將缺陷旋除。旋除后的軸身（包括軸中央）尺寸允許比原型公稱尺寸減少4mm 。3軸身經(jīng)旋削后，其表面粗糙度必須達到ra 6.3um 。（四）車軸輪

22、座或制動盤加工要求1同一車軸上兩端的輪座（制動盤座）直徑相差不超過3mm (2mm ) 。2輪座（制動盤座）加工后的圓度不得超過0.020mm，內(nèi)外側(cè)直徑差不得超過 0.1mm，并且大端必須在內(nèi)側(cè)。3輪座（制動盤座）的終加工可采用磨削或滾壓工藝，采用滾壓工藝作為終加工時輪座經(jīng)車削，表面粗糙度必須達到ra 3.2um后才可以進行滾壓加工，經(jīng)磨削或滾壓加工后表面粗糙度應達到ra 1.6um ，為保證壓裝力曲線合格，輪座表面粗糙度可放寬到ra 2.0um（盤形制動輪座和盤座粗糙度為ra 1.6um）。4輪座（制動盤座）與軸身過渡部分的圓弧半徑必須符合圖紙規(guī)定，過渡圓弧部分的表面粗糙度必須達到ra 6

23、.3um 。5輪座（制動盤座）加工時外側(cè)應有一圓錐引入段，引入段的長度和表面粗糙度必須符合圖紙規(guī)定。三、車軸的加工修理（一）外觀檢查1確認探傷標記，核對車統(tǒng)51a 。2全面檢查車軸各部尺寸，確定加工部位，不符合加工條件的車軸不能加工。（二）卡裝車軸1將車軸吊裝到機床中心架上，吊運時應避免吊具（吊環(huán)）碰傷車軸。2擦拭軸端，檢查中心孔（中心孔不符合規(guī)定須修復后，方可加工）良好后，裝卡頂緊。3檢查加工部位尺寸，確定加工余量（新制車軸應符合gb 121842002標準中的粗加工尺寸）。（三）粗加工1選定機床的轉(zhuǎn)速走刀量，旋削時隨時測量加工部位尺寸和圓弧形狀以免出現(xiàn)廢品。2. 粗加工時，應調(diào)整好機床的切

24、削速度。（四）精加工1精車刀加工車軸加工部位，尺寸符合規(guī)定。2.工的各部圓弧和卸荷槽，用樣板檢驗間隙不超過3.壓卸荷槽及輪座，軸各部加工表面粗糙度應符合規(guī)定要求。（五）檢查各部尺寸新制車軸各部尺寸，圓弧必須符合gb128142002標準要求，檢修車軸應符合檢修限度要求（測量應停車進行）。（六）將車軸存放在指定地點1.軸檢查合格后，升起中心架，松開卡盤退回頂尖后，將車軸吊放在指定地點存放。2.寫車軸粗（精）加工記錄，并在車統(tǒng)51a 相應欄內(nèi)簽章。（七）工作后的清理電源，擦拭設備，清理工作場地。第二章 rd2型車軸的加工工藝第一節(jié) 車軸加工工藝分析及工序安排為了滿足鐵道車輛高速重載的需要，各鐵道車

25、輛制造廠都在研制開發(fā)作為車輛走行部分的新型轉(zhuǎn)向架。車軸是轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵零件，材料為lz50，它的軸頸部位與軸承配裝，輪座部位與車輪配裝，因此這兩個部位需要較高的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度要求。另外，為了適應提速需要，降低輪軌作用力和車輛振動，車軸與車輪組裝后有動平衡要求。時速120 km/h的車輛，要求輪對的不平衡力矩不超過125 nm;時速160 km/h的車輛，要求輪對的不平衡力矩不超過75 nm，因此車軸各部位要求較高的位置精度。一、機加工的前提準備 （一）rd2型車軸材質(zhì)的選擇貨車滾動軸承車軸一般采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如平爐鋼或電爐鋼錠或?qū)ｉT的車軸鋼坯，在本文中將采用車軸鋼鋼種lz50鋼。

26、50鋼的化學成分如表2-1所示，機械性能如表2-2所示。表2-1 50鋼的化學成分表2-2 50鋼的機械性能 （二）毛坯的鍛造1. 坯料加熱 采用環(huán)形加熱爐對車軸坯料進行加熱。2. 采用型號為sx-32.40/60b的精鍛機進行鍛造根據(jù)鐵碳平衡相圖和再結(jié)晶立體圖,50鋼車軸始鍛溫度為9501150,終鍛溫度不小于800。rd2軸鍛件圖如圖2-1所示，rd2軸鍛造過程如圖2-2所示。圖2-1 rd2軸鍛件圖圖2-2 rd2軸鍛造過程示意圖鍛造軸坯時，先由a夾頭夾持2302301300的坯料,以255倒棱,隨后從中間下錘以220滾圓,再依次鍛打右半軸188、210、150(圖2-2);然后傳遞由b

27、夾頭夾持,再鍛左半軸,也是以255倒棱,隨后從中間下錘以220滾圓,再依次鍛打左半軸188、210、150。值得注意的是,需保證188尺寸的一致性。（三）熱處理鍛造完的軸坯還要經(jīng)過正火熱處理工藝，鍛后正火的目的是消除鍛造時車軸中的殘留應力，降低其硬度，細化晶粒，改善機械性能，以滿足使用要求。正火工藝曲線如圖2-3所示。在760雙相區(qū)均溫可縮短在850時的保溫時間，防止晶粒長大。在金相檢查時，其晶粒度應為 5-8級。圖2-3 正火工藝曲線二、機械加工工藝安排（一）工藝分析1.此車軸屬典型長軸類。其軸頸、防塵座、輪座、端面的三螺孔位置都有較高的精度。2.軸坯是相當于50號優(yōu)質(zhì)鋼的鍛件。為了在加工過

28、程中保持較好的位置精度，遵循基準同一的原則，以車軸兩端中心孔為加工基準，并且為了提高加工精度要不斷修整中心孔。3.為了滿足大批量生產(chǎn)，同時用工藝來保證產(chǎn)品質(zhì)量，分粗、半精、精加工三個工藝過程，并細化工序。由于軸頸，防塵座部位沒有磨削空刀槽，因此不能采用普通外圓磨床對其磨削，而只能采用成形切入磨削。4.端面的三螺孔位置精度較高，并且根據(jù)產(chǎn)品的特點，其螺紋要求有較好的聯(lián)接強度，放棄傳統(tǒng)的機用絲錐攻絲，而采用擠壓絲錐擠壓成形螺紋工藝。5.為了防止車輛在使用過程中車軸斷裂等事故，要求加工好的車軸各部表面不允許有裂紋，其內(nèi)部不允許存在縮孔、夾碴等缺陷，因此要采用表而磁粉探傷、內(nèi)部超聲波探傷工藝。6，為了

29、判斷成品的主要幾何精度是否達到要求，采用自動檢測技術(shù)檢測車軸。3（二）車軸加工技術(shù)要求1定位基準（1）以中心孔作為定位基準車軸加工中一般以重要的外圓面如輪座作為初基準定位，加工出中心孔，再以車軸兩端的中心孔作為定位精基準，因為車軸各外圓表面的徑向跳動、端面螺紋位置度和平行度及軸肩的端面跳動是位置精度的主要項目，而這些表面的設計基準都是車軸的中心線，所以采用兩端中心孔定位就能符合基準選擇中的基準重合原則，而且多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個外圓和端面，這也符合基準統(tǒng)一原則。(2) 以外圓和中心孔作為定位基準(一夾一頂)用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重

30、的工件時不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。車軸進行粗加工時。為了提高剛度，可采用車軸的外圓表面和另一端中心孔作為定位基準來加工，這種定位方法能承受較大的切削力矩。2車削加工由于工件的結(jié)構(gòu)和精度要求、生產(chǎn)批量和設備及規(guī)格的不同，車削加工階段與步驟的選擇也不同。正確的選擇加工階段，是保證工件加工質(zhì)量、充分發(fā)揮設備潛力、提高加工效率的有效手段。車軸車削加工主要分粗車、精車，目的是合理利用機床。粗車可以在精度低、功率大的車床上加工，精車可以在精度高的車床上加工。同時，精車放在最后，可以避免工件的碰傷。粗車的目的是盡快地切去車軸毛坯硬皮和大部分加工余量，車出階梯輪廓，使車軸接近最后的形狀和尺寸。由于粗車時的

31、加工余量大，切削深度和進給量也大，同時切削力、夾緊力也相對較大，工件易產(chǎn)生變形。為了防止工件變形對加工精度的影響，必須留出一定的加工余量進行精車。粗車時要給半精車或精車留有46mm的加工余量，加工后車軸尺寸精度達it11itl3，表面粗糙度達到ra 50 mra 125 m。半精車作為精車的預加工，要給精車留有合適的加工余量，加工后車軸尺寸精度可達到it8itl0，表面粗糙度ra 6.3 mra 3.2 m。精車是中等精度表面的最終加工工序，也可作為磨削和其他加工工序的預加工。精車時一般為磨削留0.50.6 mm的磨削余量，加工后車軸的尺寸精度可達it7it8，表面粗糙度ra 1.6 mra

32、0.8m。3磨削加工磨削是車軸外圓表面加工的最終加工工序，加工后車軸的尺寸精度可達it5it6，表面粗糙度ra 0.32 mra 1.6 m。車軸磨削采用縱向往復磨削法和切入磨削法兩種方式，但都屬于外圓磨削?？v向往復磨削法多用于單一圓柱部位的磨削。此磨削法一般采用較窄的砂輪，砂輪寬度可達50mm左右。切入磨削法對于車軸磨削來說，是一種新的工藝技術(shù)。其主要特點是采用寬砂輪，一次進給同時完成多個部位的磨削，工件旋轉(zhuǎn)時，砂輪以慢速作連續(xù)的橫向進給運動。此磨削法采用的寬砂輪，寬度可達300mm，砂輪寬度的增大，使生產(chǎn)率大大提高，但是也同時增大了磨削力和磨削功率，產(chǎn)生的熱量多，故需加強冷卻。寬砂輪經(jīng)成形

33、修整后可磨削成形面，并能保證零件的形狀精度，因而更適用于車軸的大批量生產(chǎn)和成形面磨削，鐵路貨車車軸軸頸與防塵座處卸荷槽變?yōu)閳A弧后必須采用成形磨削，目前采用的主要方法是將寬砂輪修整成與工件型面完全吻合的反型面，然后用此砂輪切入磨削，以獲得所需的工件形狀。采用切入磨削法磨削時，應注意的問題是砂輪硬度在圓周方向和軸向都要均勻一致，否則砂輪的不均勻磨損，會影響加工工件的精度和表面質(zhì)量，為此常選用鉻剛玉(pa)、棕剛玉(a)等韌性好的磨料，粗磨時常選用46號粒度，精磨時選用60號粒度。寬砂輪硬度的選擇很重要，硬度太高工件易燒傷，金屬切除率低；太軟則形狀保持性不良，砂輪的消耗增加。一般在jl范圍內(nèi)選擇。此

34、外，還應特別注意砂輪硬度的均勻性。4（三） 工藝總體安排rd2車軸加工精度要求如2-4所示，即：軸頸和輪座部分圓柱度0015mm，徑向跳動005mm，軸肩的端面跳動002mm，圓度0.020mm，輪作圓周母線直線度0.015mm，軸頸、防塵座、輪座表面粗糙度要求ra 1.6，圓弧部位表面粗糙度要求ra 6.3。圖2-4 rd2型車軸加工精度示意圖要制訂車軸的機械加工工藝規(guī)程，首先應了解外圓表面的各種加工方法。外圓表面常用的機械加工方法有車削、磨削和各種光整加工方法。車削加工是外圓表面最經(jīng)濟有效的加工方法，就其加工精度和經(jīng)濟精度來說，一般適于作為外圓表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圓表面主

35、要精加工方法，特別適用于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件。由于各種加工方法所能達到的加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本各不相同，因此必須根據(jù)具體情況，選用合理的加工方法，從而加工出滿足技術(shù)要求的合格零件。根據(jù)車軸的外圓表面的制造精度和最終加工要求，僅用一種方法是達不到其規(guī)定要求的，必須順序地采取粗車、半精車、精車、磨削來逐步提高加工精度。按照產(chǎn)品供貨狀態(tài)，可以將車軸劃分為半精加工車軸和精加工車軸，其加工路線分別是：1半精加工車軸加工路線 (1)采用普通車床加工外圓時，車軸半精加工工藝路線，可參照圖2-5、圖2-6所示的兩種路線加工，其主要區(qū)別在于中心孔和車軸全長加工方法不同。圖2-5中的中心孔

36、采用普通車床加工，全長尺寸在車床上采用車削加工方法完成；而圖2-6中的中心孔采用銑端面、鉆中心孔機床完成，全長尺寸用銑加工完成。圖2-5 以中心孔定位、一爪一頂裝夾方式粗車車軸工藝路線圖圖2-6 以中心孔定位、一爪一頂裝夾方式粗車車軸工藝路線圖(2)采用液壓仿形車床完成粗加工時，半精加工車軸的加工工藝路線如圖2-7所示。圖2-7 以中心孔定位、兩端夾盤頂尖裝夾方式粗車車軸工藝路線圖增加精銑端面、修中心孔的原因是采用液壓仿形車床進行粗車時，車軸兩端面都應留有一定的加工余量，以便滿足液壓仿形車床兩端卡盤頂夾方式的要求，但是粗車后必須通過精銑端面，使車軸全長加工到符合產(chǎn)品圖紙要求的尺寸。(3)隨著數(shù)

37、控車床的普及，車軸半精車和精車外圓時，可以直接采用以中心孔定位和兩端頂夾方式裝夾。2精加工車軸加工路線采用數(shù)控車床和數(shù)控外圓磨床、數(shù)控成型磨床在半精加工基礎上完成車軸的精加工。目前，新制車軸軸頸和防塵板座的過渡結(jié)構(gòu)為圓弧，而且必須采用成型磨削工藝進行最終加工。這種設計結(jié)構(gòu)和加工方法代替了原來軸頸和防塵板座以卸荷槽過渡的結(jié)構(gòu)形式和采用數(shù)控切削加滾壓加工卸荷槽的加工工藝。對于原有rd2型軸頸有卸荷槽的車軸，檢修加工過程中，可以采用數(shù)控切削加滾壓的加工工藝，但是精車和滾壓必須在同一數(shù)控車床上進行。車軸精加工工藝如圖2-8所示。圖2-8 車軸精加工工藝路線圖第二節(jié) rd2軸的粗加工和精加工一、rd2軸

38、加工工序步驟及說明 1. 粗銑車軸兩端面 該工序采用端面銑床銑削車軸兩個端面，使車軸長mm，為下一工序加工中心孔作準備。銑削時采用液壓自定心夾具，250機夾刀盤，yt5硬質(zhì)合金刀片。2. 粗制中心孔 該工序采用中心孔專用機床來完成，車軸兩個端面中心孔。用液壓自定心夾具，高速鋼中心孔復合鉆(8mm)。3. 粗車各外徑 采用大功率車軸液壓仿形車床去除各處大部分毛坯加工余量。左側(cè)采用浮動頂尖，右側(cè)采用活頂尖，為了傳遞較大的切削扭矩，左側(cè)用鋼頂爪頂住左端面。用粗車仿形靠模仿形，75機夾外圓車刀，yt5硬質(zhì)合金刀片。粗車后軸徑為137;輪座為200;軸身為178。4. 半精車軸頸、防塵座、輪座外徑 半精

39、車仍采用同類的大功率液壓仿形車床來完成軸頸、防塵座、輪座三處加工。定位夾緊方式同粗車，采用半精車仿形靠模仿形，80機夾外圓車刀，yt5硬質(zhì)合金刀片。半精車后，軸徑為131.40.25，防塵座為166.40.25，輪座為1950.25，粗糙度均為ral2.5 m。5. 車兩端面，鉆鉸中心孔 采用c63o-2800車床完成兩端面的終加工，用成形復合鉆，鉆、鉸中心孔。左側(cè)采用三爪夾盤夾緊，用中心架支承。6. 精車軸身 采用車軸液壓仿形車床完成軸身及r75圓弧的最終加工。左端采用死頂尖，四爪夾盤，右端采用活頂尖。用仿形靠模液壓仿形，80機夾外圓車刀。yt14硬質(zhì)合金刀片。7. 精車軸頸、防塵座、輪座三

40、處外徑 采用雙刀架液壓仿形車床完成軸頸、防塵座、輪座三個部位的精車，給磨削留單邊磨量約0.15mm，并軸頸和輪座的兩個引導錐部分完成終加工，要求粗糙度達到圖樣要求，并圓滑過渡。左端浮動頂尖，并且磨擦盤傳遞切削扭矩，右端活頂尖。采用仿形靠模液壓仿形，精車用機夾刀，yt15硬質(zhì)合金刀片。其切削規(guī)范為切削深度:0.5mm;進給量:l00mm/min;轉(zhuǎn)速:500r/min;切削度:204.6304.4m/min。完工后軸頸的尺寸為:130.3，輪座為193.9。8. 鉆端面三螺栓底孔 采用專用組合機床鉆三孔19。左端死頂尖，右端活動頂尖定位夾緊。其切削規(guī)范為切削深度:9.5mm；進給量：30mm/m

41、in；轉(zhuǎn)速：200r/min；切削速度：12m/min。9. 擴端面三螺栓孔 采用專用組合機床擴、鉸三螺栓孔達到20.65，為下一步擠絲作準備。左側(cè)死頂尖，右側(cè)浮動頂尖定位夾緊。采用高速鋼復合鉸刀。鉸后粗糙度ra6.3m，三孔同軸度為:0.2，平行度為: 0.12。10.擠端面三螺栓孔 采用多軸組合機床。用m22擠壓絲錐擠壓完成三孔的螺紋加工達圖樣要求。左側(cè)死頂尖，右側(cè)浮動頂尖定位夾緊。擠螺紋過程用二硫化鑰油膏作潤滑劑。螺紋深度40mm。11.研磨中心孔 為了提高后續(xù)磨削工藝質(zhì)量，防止磨削過程中產(chǎn)生跳動、棱圓等不良情況，必須檢查中心孔狀態(tài)并修磨中心孔，使磨床頂尖與中心孔達到良好的接觸狀態(tài)。12

42、.磨削輪座外圓 采用普通外圓磨床或?qū)Ｓ媚ゴ餐瓿奢喿课坏慕K加工。為了與車輪的輪孔達到良好過盈組裝配合，要求該部位達到193.60，表面粗糙度控制在ra0.81.6m，并且輪座必須順錐，錐度為:0.040.08(靠軸身端直徑大于靠防塵座外徑端)。兩端用死頂尖，專用撥盤傳遞扭矩，完工后達圖2-9要求。圖2-9 磨削輪座外徑工藝要求13. 磨削軸頸、防塵座 因軸頸與防塵座外徑?jīng)]有設計磨削空刀槽，不能采用普通的外圓磨床磨削，因此在工藝設計上用成形砂輪切入磨削法對其進行磨削，達到了良好效果，保證了這兩個部位的幾何尺寸精度，完工后達到圖2-10所示工藝要求。圖2-10 成形磨削后的尺寸要求14. 探傷 用

43、超聲波探傷儀和磁粉探傷機對車軸的內(nèi)部和全表面進行探傷，防止有裂紋、縮孔，夾碴等缺陷的車軸裝車使用。15. 對軸頸、防塵座、輪座三部位進行自動檢測 采用進口的自動檢測機對軸頸、防塵座、輪座三部位的直徑及其它形狀、位置誤差進行檢測。16. 對其它部位的相關(guān)尺寸進行人工檢測。二、rd2軸的粗加工（一）吊卡車軸外觀檢查1將車軸吊裝到機床中心架上。2核對車統(tǒng)51a 。3擦拭車軸，檢查中心孔（中心孔不符合要求規(guī)定需修復后，方可加工）良好后，裝卡頂緊。4全面檢查車軸各部尺寸，確定加工部位、加工余量，不符合加工條件的車軸不能進行加工。（二）車削車軸1調(diào)整好車床的切削錐量。2選定機床的轉(zhuǎn)速走刀量，旋削時隨時測量

44、加工部位尺寸、圓弧形狀。3用粗車刀加工車軸加工部位，粗車按照廠修標準預留0.5mm余量（軸頸預留1mm的加工余量）加工。（三）加工過程1首先在長度方向?qū)Φ丁?車刀從軸端方向進入131mm ，車削10mm長度。3車削軸頸。4車削軸頸卸荷槽、防塵板座、輪座。5測量加工后各部尺寸圖紙要求。（四） 加工后的工作1. 車軸檢查合格后，升起中心架，松開卡盤退回頂尖后將車軸吊裝在指定地點，存放在待加工車軸存放架上。2. 填寫車軸粗加工記錄，并在車統(tǒng)51a相應欄內(nèi)簽章。三、rd2車軸的精加工 （一） 吊卡車軸外觀檢查1確認探傷標記后，將車軸吊裝到機床中心架上，吊運時需使用尼龍吊具，防止吊具碰傷車軸。2核對車統(tǒng)

45、51a ，使用時間不超過15年的rd型車軸可以進行等級修。3擦拭軸端，檢查中心孔（中心孔不符合要求規(guī)定需修復后，方可加工）良好后，裝卡頂緊。（二） 測量尺寸數(shù)控編程1全面檢查車軸各部尺寸，確定加工部位，加工余量，不符合加工條件的車軸不能進行加工。2數(shù)控編程：以軸端為定位標準，按照gb 128142002071的各部尺寸要求，根據(jù)各部位做圖法，計算各點的坐標進行數(shù)控編程。3卸荷槽加工作圖法（見圖2-11）圖2-11 卸荷槽降級車軸軸頸卸荷槽作圖法： （1）作與軸頸表面aa平行且距離為0.2直線gg 。 （2）在軸頸表面上取距軸肩bb為25的點d，作半徑為35與gg 相切，并過d 點的圓o 。 （

46、3）作半徑為2，與軸間bb相切，切點距防塵板座表面cc為5的圓o。 （4）作半徑為20，與gg及o相切的圓o，剪切各圓和直線，得槽輪廓。原型車軸軸頸卸荷槽作圖法：（1）作與軸頸表面aa平行且距離為0.2的直線gg 。（2）在軸頸表面上取距軸間bb為25的點d ，作半徑為35，與gg相切，并過d 點的圓o。（3）作半徑為2，與軸間bb相切，切點距防塵板座表面cc為5的圓o。（4）作半徑為25，與gg及 o相切的圓o，剪切各圓和直線，得槽輪廓。（三） 車削車軸1用精車刀加工車軸加工部位，車削參數(shù)符合以下規(guī)定：精加工進刀量：0.2 mm 工件轉(zhuǎn)速：350400 r/min走刀速度：5070 mm /

47、min 切削深度：0.2 mm2用精車刀加工車軸加工部位，車削尺寸符合圖示規(guī)定3技術(shù)要求 （1）圖中239及（1228）精加工和檢修時不需修正。 （2）兩軸頸長度之差不大于1 mm 。（3）輪座加工后的圓度不得超過0.020mm ，內(nèi)外側(cè)直徑差不得超過0.1mm ，并且大段必須在內(nèi)側(cè)。 （4）輪座經(jīng)車削加工表面粗糙度必須達到ra 3.2um 后方可進行滾壓。（5）舊車軸各部位加工尺寸符合廠修限度，見表3.1滾動軸承車軸加工修理限度表 。（6）卸荷槽滾壓前深度為0.12 mm 。 （7）加工的各部圓弧和卸荷槽，用樣板檢驗間隙不超過0.4 mm 。（四） 加工過程1運行長度方向?qū)Φ冻绦?，進入車刀編

48、程220 mm 停止位所處實際數(shù)值，手動將車刀移至軸間處，使其輕微接觸，記錄此時所處實際數(shù)值計算長度方向補償值，并結(jié)合既有軸肩距，確定實際車削軸頸長度，輸入補償值。2運行車削程序，車刀從軸端方向進入130.5 mm (130 mm)，車削10 mm 長度。3車削軸頸。4車削軸頸、卸荷槽、防塵板座、輪座。 5需降級的車軸按照2 、4加工。 6測量車削后各部分尺寸符合要求。 7滾壓卸荷槽、防塵板座、輪座部位，滾壓參數(shù)符合以下規(guī)定：滾壓進刀量：0.1 mm 工件轉(zhuǎn)速：330400 r/min走刀速度：5070 mm/min 滾壓速度：0.01 mm （五） 測量加工后各部尺寸符合要求1. 圓度測量方

49、法：使用外徑千分尺，在同截面上垂直測量的兩個直徑差的一半。2. 卸荷槽深度測量方法：使用百分表從軸頸表面移至卸荷槽處，讀出百分表數(shù)值變化量。（六）加工后的工作1. 車軸檢查合格后，松開卡盤退回頂尖后，將車軸吊裝在指定地點，并帶好防護套存放在良好車軸存放架上。2. 填寫車軸精加工記錄，并在車統(tǒng)51a 相應欄內(nèi)簽章。第三章 卸荷槽對貨車rd2型車軸軸頸的影響第一節(jié) 車軸斷裂失效的形式及其統(tǒng)計車軸的斷裂失效形式主要有兩種：熱切和冷切。熱切本質(zhì)上是由于軸承的工作失效，發(fā)熱，導致車軸強度的下降，變形，縮頸，拉長，擰成錐形麻花狀而斷裂，所以，熱切的原因與車軸質(zhì)量無關(guān)。防止熱切的重點因該放在軸承的失效原因分

50、析，軸承故障的診斷，以及軸承發(fā)熱過程的探測和報警上，而冷切發(fā)生的原因及整個斷裂過程都和車軸本身密切相關(guān)。他本質(zhì)上是車軸各種質(zhì)量指標未達到規(guī)定的要求，或者是種種外部條件超過了額定的允許值，而引發(fā)裂紋導致斷裂。這種斷裂的機理是車軸薄弱區(qū)域在周期載荷作用下，疲勞累積損傷達到一定程度后，誘發(fā)疲勞裂紋，進而裂紋擴張，最后導致斷裂。一、探傷發(fā)現(xiàn)軸頸卸荷槽裂紋的統(tǒng)計截止1997年年底，全國共有鐵路貨車55萬輛，裝有rd2型滾動軸承輪對的貨車49.5萬輛，占總數(shù)的90%，運行中的rd2型車軸達200多萬根。1997年，鐵路局系統(tǒng)在車輛檢修中，對rd2型車軸進行磁粉探傷1165257根，發(fā)現(xiàn)裂紋軸650根，裂紋

51、軸占磁粉探傷軸0.056%；進行超聲波探傷805661根，發(fā)現(xiàn)裂紋軸109根，裂紋軸占超聲波探傷軸的0.014%，兩種探傷的裂紋軸總數(shù)759根，占檢修輪對總數(shù)的0.065%。在759根裂紋軸中，軸頸卸荷槽處出現(xiàn)腐蝕的達99根，占裂紋軸總數(shù)的13%。運用時間在5年以下的103根，6年10年的248根，11年15年的193根，16年20年的42根，20年以上的4根，分別占裂紋軸總數(shù)的13.6%，32.7%，25.4%，5.53%，0.53%。1997年，鐵路工廠系統(tǒng)在車軸檢修中，對rd2型車軸進行磁粉探傷165150根。發(fā)現(xiàn)裂紋軸105根，裂紋軸占磁粉探傷軸的0.064%。進行超聲波探傷54340

52、根，發(fā)現(xiàn)裂紋軸1根，裂紋軸占超聲波探傷的0.002%。兩種探傷的裂紋軸總數(shù)106根，占檢修輪對總數(shù)的0.064%。在106根裂紋軸中，軸頸卸荷槽處出現(xiàn)腐蝕的52根，占裂紋軸總數(shù)的49.1%。運用時間在5年以下的9根，6年10年的39根，11年15年的29根，16年20年的2根，20年以上的0根，分別占裂紋軸總數(shù)的8.5%、36.8%、27.4%、1.9%、0%。第二節(jié) 原因分析一、物理因素及其分析 卸荷槽部早期發(fā)生裂紋的較多，其裂紋的發(fā)展速度也較快。這是因為：（一）rd2型車軸的軸座和軸身較以前d型車軸軸座和軸身加強的情況下，軸頸卻較以前更弱。舊型滑動d型輪對軸身設計為錐形，本來是載重50t的

53、貨車上裝用。后來一部分裝在載重60t的貨車上，曾發(fā)生多次冷切事故，所以rd2型輪對作為載重60t的貨車上裝用的主型輪對，輪座直徑和軸中央直徑分別比以前d增加了12mm、19mm。貨車車輛車軸為階段式車軸，且車軸軸頸部分為承載的主要部分之一，車軸軸頸直徑尺寸直接影響著車軸抗彎的能力。限用載重50t車上的滑動貨車標準型d型車軸，滑動d軸的軸頸直徑原型為145mm。規(guī)定檢修中不低于129mm，載重50t及其以上的滑動貨車標準e型車軸。但是由于載重50t的貨車占的比例較大，所以在60t的貨車上裝用的d型輪對軸頸的直徑基本上都是在135mm以上，貨車車軸輪對滑改滾之后，用rd2型輪對，而rd2型車軸的直

54、徑，原型僅為130mm（卸荷槽處直徑為130）。rd2型比d型軸頸直徑原型小15mm，比e型軸頸直徑原型尺寸小25mm，顯然rd2型車軸抗彎能力不如d或e型車軸，雖然后期提出了40鋼的材質(zhì)改變，但是現(xiàn)役40鋼rd2型車軸輪對的數(shù)量還是很大。5（二）rd2型車軸軸頸卸荷槽部比輪座強度弱的多 如下圖3-1所示圖3-1 軸頸卸荷槽及輪座荷槽部的彎曲應力比輪座處（與輪箍孔配合的前端）的應力大的多計算如下： （3.1） （3.2）故： （3.3）即：式中： 1max 軸頸卸荷槽處最大彎曲應力；2max 輪座處最大彎曲應力； 1 軸頸卸荷槽處抗彎截面矩量值； 2 輪座處抗彎截面矩量值； 軸頸上受到的集中載

55、荷；1 軸頸上集中載荷至卸荷槽中部距離；2 軸頸上集中載荷至輪座受力最大處距離； 以上計算表明:在不考慮卸荷槽應力集中和其他一些不利因素的前提下，卸荷槽處應力即為輪座處的兩倍以上。（三）交變應力是產(chǎn)生腐蝕坑的主要原因之一。列車在運行中，車軸承受旋轉(zhuǎn)彎曲載荷，該載荷在卸荷槽部位（斷裂時效部位）橫截面上分別產(chǎn)生正應力和剪應力。由材料力學原理可以知道，車軸任意橫截面上正應力絕對值在上、下邊緣最大，下邊緣承受的是最大壓縮應力，它們的數(shù)值可由下式計算： （3.4）式中 （3.5）彎曲載荷引起的剪應力在橫截面上從上到下呈拋物線形分布，上、下邊緣處為零，愈靠近中心軸愈大（如圖），其中最大剪應力的數(shù)值由下式計

56、算： （3.6）式中 w抗彎斷面模數(shù) 當軸頸卸荷槽部位出現(xiàn)裂紋時，在交變載荷作用下裂紋的長度與深度將會逐步擴大，隨著裂紋長度和深度的增加，有效抗彎斷面的減小，裂紋擴展的速度將越來越快，在車軸無法支撐應力作用時突然脆裂造成行車事故。（四）車軸制造和軸頸加工情況分析，軸頸卸荷槽處強度減弱。車軸是由鋼坯錐打而成，鍛壓件在平直等截面部分金屬纖維連續(xù)性強，強度也比較高，而車軸的卸荷槽處正是軸頸至防塵板座的變截面的附近，所以金屬纖維的連續(xù)行差，強度也較差。目前我國多數(shù)輪對組裝單位對rd2軸頸卸荷槽處的加工，缺少專用設備，而是用普通車床，靠手工操作進行，車削加工，致使卸荷槽處的過渡圓弧銜接不良，出現(xiàn)凸臺或凹溝，并且刀痕也十分明