電力機車主傳動齒輪軸油孔孔角超聲沖擊強化處理

(1. 陸軍裝甲兵學院裝備保障與再制造系， 北京 100072； 2. 63870部隊, 陜西 華陰 714200)

隨著鐵路技術的不斷發展，提速、重載、安全和高效化成為機車車輛發展的趨勢，而研究和改進機車傳動系統齒輪的抗疲勞性能則是近年的關注熱點[1]。當前機車主要采用齒輪傳動形式，因此機車牽引電機小齒輪軸作為機車動力源的第一級輸出構件，其安全性更顯重要。齒輪傳動時要求的高功率、高轉速以及盡可能長的運行壽命和強承載能力，使得其在運行過程中承受巨大的牽引扭矩和振動負荷。同時齒輪軸工作條件惡劣，為故障多發構件，特別容易出現接觸疲勞[2-3]、高周疲勞和微動疲勞[4]等故障。某型電力機車動力輸出轉軸組件(錐面過盈配合件)中的小齒輪軸在服役壽命40～50萬km時，多次出現早期疲勞斷裂/開裂失效現象(如圖1所示)，根據失效分析的結果[5-7]，齒輪軸大端油孔與油槽交界孔處的應力集中是造成該齒輪軸疲勞破壞的主要原因，然而目前尚無有效的改進措施。為此，筆者提出一種對齒輪軸應力集中區進行孔角超聲沖擊強化和表面拋磨復合處理的工藝[8-10]，研究超聲沖擊處理前后齒輪軸的表面完整性及組織和顯微硬度變化，并測定強化前后的殘余應力。

圖1 齒輪軸大端油孔與油槽交界孔處開裂

1 材料及方法

齒輪軸材料為17CrNiMo6，該材料具有良好的強韌性，工程中多用于齒輪類零件，其化學成分和拉伸力學性能分別如表1、2所示。采用研制的UIT-Ⅲ型超聲沖擊設備對齒輪軸進行超聲沖擊強化處理，其工藝參數為：電流0.8～0.9 A，沖擊頻率20 kHz，時長60 s。……