上轴车轮轴破坏分析研究.pdf
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1、上轴车轮轴破坏分析研究陈长冰1,徐可凡2,薛雨晴1,王云龙1(1.合肥学院 城市建设与交通学院,安徽 合肥 230601;2.合肥学院 能源材料与化工学院,安徽 合肥 230601)摘要:针对某企业上轴车轮轴破坏导致倾覆问题,采用现场勘察、宏观检查、化学成分分析、金相检验、硬度检测、电镜扫描等技术手段来研究其发生倾覆的原因。结果表明:轮轴中的网状和针状铁素体和粗大晶粒异常组织是轮轴承载时发生断裂的主要原因。因此在上轴车生产中,应保证轮轴选用材料的质量,并且采取优化和改进基体组织的工艺措施,此研究也为纺织行业设备安全生产提供参考。关键词:上轴车;破坏分析;金相检验;电镜扫描;硬度检测中图分类号:
2、TH133.2文献标识码:A文章编号:1008-9004(2023)03-0102-04上轴车是织机主要辅助设备之一。织机在安装调试完毕后,要有穿好停经片、综丝、钢筘的经轴按照工艺要求上机才能进行织布。为了提高工作效率和降低成本,目前各种织机都是采用大卷经轴。经轴容量的大小直接影响织造时间和关键工序的生产效率,但随着织机织幅加宽和经轴卷装越大,换轴工作难度也越大。为了操作简单方便、安全高效,很多先进的织机选用液压或电动的上轴车1-3。以某企业内的织机上轴车发生倾覆为例,通过对该车间内上轴车存在的安全隐患进行实地调研,以织机上轴车发生倾覆、轴轮断裂等质量问题作为研究对象,通过现场勘察、宏观检查、
3、化学成分分析、金相检验、电镜扫描、硬度检测等技术手段探讨上轴车发生断裂、倾覆的原因。1 现场勘察某企业使用的织机上轴车发生破坏倒塌,图 1为断裂的车轮轴。经过现场勘察上轴车沿着承受载荷方向倾倒在地,其中一车轮轮轴断裂与车体分离,负责承载的上织轴、下织轴均脱离了上下挑臂挂钩;同时在断裂轮轴的附近发现一个 100 毫米宽、200 毫米长、10 毫米深的矩形坑洞。上轴车的车身上贴有一个“操作指南”的标牌,标牌中描述的“见车身标识”,在勘察时并未发现与“操作指南”中描述相一致的“车身标识”;现场也未发现上轴车的设备铭牌。分别对上轴车承载的上织轴及下织轴的构件进行了称重,测得上织轴重量为 1060 公斤
4、、下织轴重量为 1030 公斤。因其质量较大且重心偏高,如果轴轮制造达不到质量要求或设备的稳定性不满足要求时极易发生破坏导致上轴车发生倾覆。收稿日期:2022-08-29作者简介:陈长冰(1973-),男,教授,博士,研究方向:工程力学,结构分析。图 1断裂的车轮轴随后对断裂的轮轴上下段进行现场取样以便检测分析,同时对设备的结构尺寸进行了测量,分析上轴车负载时的受力及稳定性。2 断裂轮轴检验2.1 轴轮宏观检查在对轮轴断裂部位进行检查时,如图 2 轮轴断口所示,发现断裂处位于轴盘根部过渡的直角处;轴轮断裂前没有宏观塑性变形,再观察图 3 所示的轮轴断面,断口边缘也无剪切唇,断口面呈现银白色和无
5、规则取向的颗粒,并且可以观察到自上部向下部裂缝急速扩展形成的放射状撕裂棱,由此可得出轮轴宏观显现为脆性断口特征。第 30 卷 第 3 期灾燥造援30 晕燥援3鄂州大学学报允燥怎则灶葬造 燥枣 耘扎澡燥怎 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠圆园23 年 5 月May 圆园23doi:10.16732/ki.jeu.2023.03.037第 3 期陈长冰,等:上轴车轮轴破坏分析研究图 2轮轴断口图 3轮轴断面2.2 化学成分分析轴车制造图纸显示轮轴应为 20 钢锻件制成,随后从断裂轴轮内芯部位取样,采用直读光谱仪进行化学成分分析4。将样品制成试验的标准试样后,在规范要求的标准和湿度环境下,用光谱磨样机进行磨制,
6、样品磨制至测试表面平整光洁、无裂纹气孔、纹理均匀一致。为了消除基体效应和表面状态差异,在正常光谱仪工作条件下,用标准样品作为控制样品校准工作曲线。仪器工作曲线校准后,再对试样进行连续 7 次测定,且保证每次测定在试样表面不同位置,每次每个位置须激发 2 点,最后按照取数要求取平均值,结果见表 1。表 1化学成分分析结果(%)(质量分数)元 素CSiMnPS测定值0.490.250.540.0270.009标准值0.170.240.170.370.350.650.0350.035根据分析结果将断裂轴轮所检元素百分含量与 GB/T17107-1997锻件用结构钢牌号和力学性能5标准进行比对,发现轴
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