（1.中车洛阳机车有限公司安全装备部 河南洛阳 471002；
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4.中车洛阳机车有限公司装备维修车间 河南洛阳 471002）
摘要：本文运用机电一体化理论和数理统计知识，对DCT-4000型机车车轴荧光磁粉探伤机的性能结构、技术参数进行了小结，采取实物实验和仿真模拟的方法，对DF12K0034、DF12K0050、DF4B0445、DF4B7654等4台机车车轴的荧光湿法磁探进行了跟踪分析。其中，以4根DF4B0445、2根DF4B7654机车车轴的荧光裂损磁痕显示对比实验为典型案例，对周向、纵向磁化电流实际运用值与理论计算值给予了比照分析，提出了轴类磁化电流的加权修订系数。本文对轴类零部件的机探磁化具有一定的指导、借鉴意义。
关键词：6例裂损车轴；磁痕显示；磁化电流；计算与分析
1 问题提出
在轮对零部件的探伤作业中，设备仪器、工艺方法、技术参数和介质辅料等，如磁化电流、磁化方法、磁悬液配比浓度、夹紧压力等，对探伤质量的影响很大。在中华人民共和国铁道行业标准 TB/T 1619－1998《机车车辆车轴磁粉探伤》、中国南车股份有限公司企业标准Q/SCR《铁道机车零部件探伤工艺规程》、南车洛阳机车有限公司YJ-TND-94-111-2010《新制车轴湿法探伤作业指导书》等相关标准和资料中都明确规定了磁化电流的计算公式：周向磁化电流Ι= H•D / 320 =（8～10）D；纵向磁化电流NI＝ 45000D／ L。在操作DCT-4000型探伤机时，我们发现实际使用的磁化电流，尤其是纵向磁化电流安匝值与理论计算值差别很大。为此，笔者从DCT-4000型探伤机的性能概述、结构特点、主要技术指标、磁痕显示与磁化电流实验对比等方面予以探讨分析。
2 性能概述
DCT-4000型机车车轴磁粉探伤机可适用于机车、车辆的各型车轴的探伤，满足长度2200mm≤L≤2500mm、直径158mm≤φD≤300mmm的车轴的探伤，既可单向磁化，也可复合磁化。磁化灵敏度高、可靠性好、维修方便、节能环保。
3 结构特点
3.1 DCT-4000型探伤机是床式机电一体化结构，整体刚性好；
3.2 轴向磁化采用交流直接通电法，最大周向磁化电流4000A；纵向采用独特的矩形线圈法，最大纵向磁化安匝18000AT；
3.3 在两端轴向磁化电极夹头上分别设有镀锡板；
3.4 采用无极调速，工件转速可控制在0～3r/min；
3.5 上料系统设有缓冲装置，避免上料时冲击；
3.6 线圈可定位移动，左右电极箱托板可自动或手动调节；
3.7 采用集成模块和PLC控制，抗干扰能力强。
4 主要技术指标
4.1 周向磁化电流（交流连续可调）0～4000A
4.2 纵向磁化安匝数（交流连续可调）0～18000AT
4.3 退磁效果≤0.5mT（标准试棒≤0.2mT）
4.4 检测灵敏度标准15/50 A1型试片的人工缺陷显示清晰，各部位中心磁场强度＞2400A/m
5 案例分析
5.1 车轴与探伤结果
5.1.1 DF4B7654等4台机车车轴探伤结果如下表
5.1.2 DF4B7654型Ⅶ98-1243车轴的磁化实验数据
2011年4月-6月中旬，我们以DF4B7654型Ⅶ98-1243车轴为例，在磁悬液浓度、紫外辐照度各参数一致的前提下，分6次对不同磁化电流、不同夹紧风压下的裂纹磁痕显示做了实验、分析，具体6次实验的磁化电流、夹紧压力（风压）和裂损磁痕显示见附表3。RP1、RP2调节磁化电流大小，A1、A2显示周向磁化电流和纵向磁化安匝数（见图5.1.2.1、图5.1.2.2）。
5.2 结论
5.2.1 从6次实验数据和显示结果来看，当周向磁化电流（A）Ι=2400A、纵向磁化电流（AT）NI=14000AT、夹紧压力（两端气缸风压）（MPα）P=0.50 MPα时，即第3次实验时的裂损磁痕显示与实际几乎一样，而这与每位操作工在日常实际操作中，与DCT-4000型机车车轴荧光磁粉探伤机的日常性能校验也是一致的。
5.2.2 磁化电流的计算
5.2.2.1 周向磁化电流
采用交——直流全轴复合磁化法或直接通电法时，周向磁化电流按下列公式计算：
Ι=H•D / 320 =（8～10）D ………………………………（1）
式中：Ι——电流强度（A）；
H——磁场强度（A/m），H取 2.55×10 3 ～3.18×10 3；
D ——车轴最大直径（mm）。
查DF4B车型车轴图纸DLJ6-02-03-001A-1，该型车轴最大直径D=φ235.32mm，车轴总长L=2310.62 mm，这样，据公式（1）可计算得：DF4B7654机车Ⅶ98-1243车轴的周向磁化电流Ι=（8～10）D=1882.56 A～2353.20A，由此，可以看出，第3次实验时所用的Ι=2250A是比较接近，也是准确的。所以，车轴的周向磁化电流理论计算公式在实际工作中是可以作为依据的。
5.2.2.2 纵向磁化电流的选择
车轴纵向磁化时，纵向磁势的大致确定，推荐按以下公式进行计算：
NI＝ 45000D／ L ……………………………（2）
式中：N——线圈匝数
I——电流，A
L——工件长度，mm
D——工件直径，mm
将DF4B车型车轴DLJ6-02-03-001A-1的最大直径D=φ235.32mm、总长L=2310.62 mm带入公式（2），可计算得：DF4B7654机车Ⅶ98-1243车轴的纵向磁化电流安匝NI =45000D／ L =45000×φ235.32／ 2310.62 =4583.758AT.这与实际操作和第3次实验时所用的NI=14000AT是相差较远的，考虑DCT-4000型机车车轴磁粉探伤机的制造电气重要参数——线圈匝数N=6后，可取经验系数ε=3.05，这样，算得的纵向磁化电流的安匝数NI＝ 45000D×3.05／L =4583.758×3.05=13980.462≈14000 AT，这与实际数据是比较接近的。所以，在做纵向磁化时，纵向磁化电流安匝数NI应乘以经验加权系数ε≈3。
5.3 当然，纵向电流应遵循与周向电流相匹配原则，最终以A115/50灵敏度试片的十字刻度槽现实清晰完整为准。推荐参考经验值：周向2000-2500A，纵向13000-15000A；风压0.4-0.6MPα。这也与上述修正计算公式和实际操作是相符的。
6 探讨启示
6.1 通过“5.案例分析”，我们找到了车轴磁化时理论计算值与实际运用值的出入及差距，尤其对纵向磁化电流安匝数计算公式的加权修订（即乘以经验系数ε≈3），在实际工作中的意义很大。
6.2 无论是纵向磁化，还是周向磁化，之所以与左右电极的顶夹压力有关系，是由于左右电极极板与轴头的接触面积的大小影响着整个磁化电路的电阻，从而影响到通电电流的大小，在作附表3的实验时得到了验证。
6.3 荧光湿法探伤机的使用，在实际工作中有很多学问和技能，特别是随着SS8、SS9等新型机车轮对的修造，对每一个车型的零部件的湿法荧光探伤，我们都要举一反三，精推细敲，精确地把握机探技术，提升机探质量，保证铁路运输安全。
参考文献：
[1]《现代设计方法》，机械工业出版社，2000年5月
[2]《机械设计通用手册》，机械工业出版社，2008年5月
[3]JB/T8290-1998《磁粉探伤机》标准
[4] TB 1619-85《机车车辆磁粉探伤》
[5]《磁粉和渗透探伤技术》，国防工业出版社，1982年
[6]TB/T 2047-1996 铁路磁粉探伤用荧光磁粉技术条件
论文作者:辛振奇1,辛苑2,孔敏3,张朝霞1,王贺4,姚电军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：车轴论文; 电流论文; 纵向论文; 机车论文; 荧光论文; 磁粉论文; 风压论文; 《电力设备》2017年第10期论文;