宋一楹 張弓

摘要：本文簡要闡述了CJW-3000Z車軸磁粉探傷機的基本原理，重點描述了根據(jù)探傷機結(jié)構(gòu)計算探傷車軸許用徑向尺寸的方法和根據(jù)通電線圈匝數(shù)和直徑計算許用徑向尺寸的方法，通過科學(xué)判斷CJW-3000Z車軸磁粉探傷機的探傷能力，保證了探傷機各部狀態(tài)良好和車軸探傷生產(chǎn)的連續(xù)性。

關(guān)鍵詞：計算;探傷機;車軸;尺寸;

前言：目前本單位采用的CJW-3000Z型車軸熒光磁粉探傷機是我國鐵路貨車新造、檢修車軸磁粉探傷的首選設(shè)備，其設(shè)備性能和技術(shù)指標(biāo)完全滿足以RE2B為主型軸的在役國鐵車軸的表面熒光磁粉探傷。隨著出口車型的增多，國內(nèi)鐵路貨車向提速重載方向發(fā)展的趨勢，大軸重、大徑向尺寸車軸生產(chǎn)和試制工作一次次挑戰(zhàn)現(xiàn)有設(shè)備的許用極限。為了消除冒險“試著干”產(chǎn)生的不必要設(shè)備損耗，避免試探過程中發(fā)生探傷機線圈環(huán)合機構(gòu)與車軸干涉，導(dǎo)致環(huán)合機構(gòu)損壞、設(shè)備停臺維修和車軸表面損傷，應(yīng)用理論計算、提前謀劃后再探傷大軸重、大徑向尺寸車軸具有實際意義。

1車軸探傷許用徑向尺寸計算

車軸磁粉探傷時，充磁線圈處于張開狀態(tài)，車軸吊入探傷機，軸身與滾輪接觸，啟動環(huán)合按鈕，線圈環(huán)合，如圖1所示。分析知，線圈環(huán)合良好與線圈內(nèi)徑D1、車軸軸身直徑D2、車軸輪座直徑D3、滾輪直徑D4、兩滾輪中心距L1、線圈內(nèi)徑頂點至滾輪頂點垂直距離L2等因素有關(guān)。設(shè)輪座頂點至滾輪中心點垂直距離為L3，則線圈環(huán)合良好須滿足下式：

L2>L3-D4/2

設(shè)車軸中心至滾輪中心點垂直距離為L4，則上式可化為：

L2>L4+（D3/2）-（D4/2）

式中L4=（D2/2+D4/2）cos（∠O3O1O4/2）

=（D2/2+D4/2）

= /2

故L2> /2+（D3/2）-（D4/2）

筆者認(rèn)為每種車軸探傷前，依據(jù)上式的計算結(jié)果，可以有效確定現(xiàn)有探傷機是否具有探傷能力，取代盲目的試驗，相比之下前者更為科學(xué)、客觀、合理。

2基于尺寸計算后的局部改造及相關(guān)規(guī)范

2.1局部改造線圈機構(gòu)與車軸不干涉后，還需考慮是否因改造導(dǎo)致車軸探傷機的設(shè)備性能和技術(shù)指標(biāo)受到影響。

2.1.1CJW-3000Z型車軸熒光磁粉探傷機的磁化方法主要是采用復(fù)合磁化法，即周向磁化和縱向磁化相結(jié)合，它的周向磁化采用軸通電法;縱向采用可開合的長螺管線圈法，具有磁化均勻，全方位顯示，有較好的磁化效果。在車軸被置于設(shè)備中部的磁化區(qū)，電極夾緊兩軸端，開合線圈在軸身上閉合，噴淋磁懸液，周、縱向磁場發(fā)生器開始工作，在車軸上建立一感應(yīng)磁場，當(dāng)工件表面存在缺陷（裂紋）時感應(yīng)磁場的磁力線便不會連續(xù)而在工件表面形成一漏磁場，在缺陷兩側(cè)形成磁極，磁極吸附磁粉，磁粉的堆積形成磁痕。磁痕的外觀顯示出缺損的長度、走向、輪廓等一系列圖像，從而顯示出缺陷所在。

2.2以徑向尺寸改造為例，增大線圈直徑后須考慮用連續(xù)法檢測的線圈法磁化規(guī)范的改變。一般，線圈法的有效磁化區(qū)是從線圈兩端向外延伸150mm的范圍內(nèi)，超過150mm之外區(qū)域，磁化強度應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)試片確定。分段磁化應(yīng)有一定的重疊區(qū)。重疊區(qū)應(yīng)不小于分段檢測長度的10%，檢測時，磁化電流應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試片實測結(jié)果來確定。

首先應(yīng)確定待測車軸的填充系數(shù)，即線圈橫截面積與被檢車軸橫截面積的比值，比值大于10時為低填充系數(shù)線圈，比值大于2小于10時為中填充系數(shù)線圈，比值小于等于2時為高填充系數(shù)線圈。

國內(nèi)外試驗研究證明：為改善車軸與車輪過盈配合引起的“微動磨損”現(xiàn)象，車軸輪座與軸身過渡處的斷面階梯比取1.12～1.15時疲勞強度最好。因而，軸頸、防塵板座、輪座、軸身可能因直徑不同而與線圈形成不同的填充系數(shù)。

當(dāng)其為低填充系數(shù)時：IN=1690R/（6（L/D）-5）

當(dāng)其為高填充系數(shù)時：IN=35000/（L/D+2）

當(dāng)其為中填充系數(shù)時：IN=（IN）h（10-Y）/8+（IN）l（Y-2）/8

式中N——為線圈匝數(shù);

L——為車軸長度，mm;

D——為工件直徑或橫截面上任意兩點之間的最大距離，mm;

（IN）h——為高填充系數(shù)時算出的安匝數(shù);

（IN）l——為低填充系數(shù)時算出的安匝數(shù)。

完成磁化過程后，車軸滾動檢查，再退磁，交流退磁采用電容放電衰減法，直流退磁采用瞬時反向電流衰減法。在不退磁時縱向磁化會在工件兩端產(chǎn)生磁極，所以縱向磁化較周向磁化產(chǎn)生的剩磁有更大的危害性。而改造線圈后，易導(dǎo)致退磁不凈。

車軸上保留剩磁，會對車軸下一步的組裝和使用造成很大的影響：車軸上的剩磁會影響壓裝過程中，在車軸附近的儀表精度;車軸上的剩磁會吸附肉眼不易發(fā)現(xiàn)的磁粉，在輪對壓裝時燒軸，在軸承組裝運用時熱軸;車軸上的剩磁會給清除磁粉帶來困難。

由于上述影響，故改造線圈機構(gòu)后，應(yīng)保證車軸的剩磁減小到不影響后續(xù)使用的程度。

另外，技術(shù)改造后，易出現(xiàn)靈敏度試片顯示不清的情況。如果不加重視，不徹底排除故障，將造成工件的成批漏檢，后果極其嚴(yán)重。筆者在此簡要介紹三種情況的排除方法。

當(dāng)車軸一側(cè)三個試片顯示不清如圖2（c）所示，而另一側(cè)三個試片顯示清晰完整如圖2（b）所示時，若本機電流表指示正常，根據(jù)右手定則判斷周向磁化回路接地，可先檢查線纜外觀狀態(tài)再檢測回路對地絕緣電阻排除故障。

當(dāng)輪座試片橫向顯示不清如圖2（c）所示，其余試片顯示清晰完整時，可先將周向磁化電流調(diào)高500A，若試片顯示清晰完整，先校核電流表有無故障。若電流表示數(shù)準(zhǔn)確則可判定為周向磁化相序錯接。因本機電源引自380V三相交流電，周向磁化變壓器在閥側(cè)獨立接在BC相上。故可通過依次改變串接在主變壓器相序，改變初級回路中周向磁化模塊的導(dǎo)通角直至排除故障。

當(dāng)所有試片均有橫向顯示細(xì)小，圓周一個方向顯示不清時如圖2（a）所示，可直接判定為磁化電流相序錯接，進(jìn)行故障排除。

結(jié)束語：綜上所述，應(yīng)用理論計算、提前謀劃后再探傷大軸重、大徑向尺寸車軸具有保證生產(chǎn)進(jìn)度，保護固有設(shè)備的積極意義。同時為固有探傷機滿足鐵路車軸的升級試制提供了較為經(jīng)濟的改造思路。

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