高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度分析

江昆 趙克磊 商浩 劉艷

摘 要：轉向架作為高速貨車的重要結構組成部分，其焊接部件疲勞強度直接關系到了高速貨車運行的安全性和運行時長。高速貨車轉向架焊接部件常會由于焊接材料本身的屈服強度、焊接表面狀態以及冶金缺陷等問題而影響其疲勞強度，給高速貨車運行埋下轉向架故障隱患。本文對高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度的影響因素進行分析，提出其疲勞強度提升的對策，以降低高速貨車的故障發生概率。

關鍵詞：高速貨車;轉向架焊接部件;疲勞強度;影響因素

疲勞強度也稱之為疲勞極限，主要是指材料在多次交變荷載作用而不會產生損壞的最大應力。在常規的疲勞強度計算中，大多是以名義上的應力為基礎的，分為無限壽命計算和有效壽命計算[1]。高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度直接關系到了高速貨車運行中的故障發生概率，一旦轉向架焊接部件疲勞強度受到影響，就會增加高速貨車轉向架故障發生的概率，影響高速貨車的正常運行。

一、高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度的影響因素

如圖1所示，轉向架是高速貨車的重要結構組成部分，是多種機械零件結構通過焊接的方式形成的 ，由于焊接影響，高速貨車轉向架焊接部件的疲勞強度容易受到一些外在因素的影響，給高速貨車轉向架的整體結構產生故障隱患。

高速貨車轉向架的主要結構組成如圖2所示，包含了拉桿、輪對、側架、下心盤、心盤銷、搖枕、固定支點以及彈簧、軸承系統以及托板、連桿等諸多結構，其結構組成是通過焊接的方式而形成的結構整體以及零部件連接，其焊接部件的疲勞強度對高速貨車的運行有著重要的影響意義。而高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度的主要影響因素包含了三個方面：

第一，屈服強度。屈服強度是轉向架焊接部件材料的基本屬性，與轉向架焊接部件的疲勞強度有著重要聯系。一般情況下，高速貨車轉向架焊接部件材料的屈服強度越高，其焊接部件的疲勞強度也越高，反之，材料的屈服強度低也會導致高速貨車轉向架焊接部件的疲勞強度下降。

第二，表面狀態。高速貨車轉向架焊接部位的最大應力多作用于焊接部件的表面位置，因此高速貨車轉向架焊接部件的表面焊接狀態是其疲勞強度的主要影響因素之一。焊接部件表面的粗糙程度越小，高速貨車轉向架焊接部件表面的應力集中越小，其疲勞強度也就越高，而焊接部件表面粗糙程度的增加，就會使轉向架焊接部件的疲勞強度逐漸下降。

第三，冶金缺陷。冶金缺陷問題會導致高速貨車轉向架焊接部件材料質量下降，冶金缺陷中包含了材料中雜質含量過高、材料存在氣泡等，都會對轉向架焊接部件的疲勞強度產生嚴重影響。

二、高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度影響因素的解決對策

針對高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度影響中的一些現實影響問題，要采用有效解決對策，以提升轉向架焊接部件的疲勞強度，降低高速貨車轉向架運行中故障發生的概率，保證高速貨車的運行安全。

首先，嚴格保證高速貨車轉向架焊接部件材料的質量。材料的屈服強度是高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度的主要影響因素之一，因此在高速貨車轉向架焊接部件的焊接材料選擇中，必須對材料的質量進行嚴格檢驗，保證材料的質量能夠滿足高速貨車轉向架焊接質量需求。與此同時，嚴格控制高速貨車轉向架焊接部件的外形，保證其外形的合理性，避免因為外形磨損而導致焊接部件的疲勞強度下降。通過對高速貨車轉向架焊接部件材料質量的控制，能夠保證材料的屈服強度，進而提升高速貨車轉向架焊接部件的疲勞強度。

其次，焊接部件表面控制措施。高速貨車運行中，轉向架焊接部件的主要荷載應力都集中在焊接部件的表面，包括高速貨車運行中轉彎燈扭轉應力以及貨物所產生的慣性應力等，都會作用與焊接部件的結構表面。因此在高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度控制中，必須對焊接部件表面進行控制，保證焊接部件表面的質量和強度，進而全面提升高速貨車轉向架焊接部件的疲勞強度，提升焊接部件表面的應力荷載。

最后，應用豪克能技術保證焊接部件的粗糙度。高速貨車轉向架焊接部件的焊接面粗糙度是影響其疲勞強度的主要因素之一，因此在轉向架焊接部件焊接過程中，必須對焊接部件的粗糙度進行控制，保證焊接部件粗糙度滿足轉向架疲勞強度要求。而豪克能技術就是利用激活能和沖擊能在金屬零件加工時對其表面進行改性的加工技術體系，具有對金屬零件加工粗糙度控制的技術優勢。因此在高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度控制中，就要在焊接部件的焊接過程中應用豪克能技術，充分保證焊接部件表面粗糙度滿足高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度要求，降低高速貨車轉向架的故障發生概率[2]。

三、結束語

轉向架作為高速貨車的重要結構組成，轉向架焊接部件的疲勞強度直接影響到了高速貨車運行的安全性和故障發生概率。因此在高速貨車轉向架焊接部件焊接過程中，就要應用科學化的對策，保證焊接部件的疲勞強度，提升高速貨車運行的安全性，避免焊接部件疲勞強度不足導致故障隱患的存在，影響運輸產業的發展。

參考文獻：

[1] 周張義， 李芾. 高速貨車轉向架焊接部件疲勞強度研究[J]. 中國鐵道科學（6）：130-132.

[2] 夏祥春. 貨車轉向架疲勞斷裂理論研究[J]. 時代農機， 2018（3）.189-190.