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原文传递机车轴瓦再制造的可行性研究

论文题名：	机车轴瓦再制造的可行性研究
关键词：	内燃机车;轴瓦再制造;复合涂层;聚酰亚胺;摩擦性能
摘要：	国民经济的大力发展与制造业息息相关，与之而来的废旧产品处理问题则是亟待解决的难题之一，再制造产业在这种情况下应运而生，不仅解决了废旧产品零部件的处理问题，又节省了大量的人财物资。因此，再制造产业已是国际经济发展、资源循环的新兴产业，有着不可限量的发展前途。同时，国民经济的发展又与铁路运输息息相关，而内燃机车又是铁路运输中必不可少的动力装置之一，比如在某些寒冷和山区线路中主要以内燃机车为主，轴瓦则是其重要的零部件。在正常工况下，轴瓦作为内燃机的主要摩擦副，承受着很高的非稳定性载荷，易于产生磨损失效。因而，轴瓦在内燃机每次大修时会全部进行更换，更换后的轴瓦则全部回炉，重新制造。而如果对于更换的轴瓦进行再制造，充分利用更换轴瓦的蕴含剩余价值，可以节约大量的资源、节省财力、减少劳动力和缩短新轴瓦的制造周期。　　本文以内燃机轴瓦的再制造为研究对象，首先分析阐述了轴瓦再制造的关键工程技术及工艺流程及其再制造需要的复合涂层材料，再以滑动轴承材料的性能为要求制备了轴瓦再制造需要的涂层材料—聚酰亚胺基复合涂层材料，对其摩擦磨损性能进行了实验研究，最后对轴瓦的润滑理论基础、主要结构和装配参数进行了分析和计算，并对再制造后的轴瓦和原轴瓦进行了有限元分析，论证了以聚酰亚胺基复合材料为轴瓦再制造涂层材料的可行性。本论文的主要研究内容和结果如下: 　　首先，阐述了机车轴瓦再制造的关键工程技术，设计了轴瓦再制造的工艺流程及其再制造所需要的喷涂设备—日本岩田SPRAY GUN W-71手动喷枪和选择再制造涂层材料—聚酰亚胺基复合涂层材料。　　其次，以滑动轴承材料的性能为要求制备了轴瓦再制造需要的涂层材料。采用原位聚合法合成制备了聚酰亚胺基复合涂层材料。对它们的摩擦磨损进行了测试，得到了其在不同载荷和速度工况条件下的摩擦系数和体积磨损率等性能。结果分析表明，两种复合涂层材料作为减磨层，其摩擦系数和体积磨损率等摩擦学性能均足够满足该轴瓦减磨涂层材料的使用需求。进一步对涂层的表面磨痕和对偶件的转移膜进行了表征分析，初步得到了其具有良好摩擦磨损性能的机理，为该涂层材料作为再制造复合减磨涂层的应用打下了坚实的基础。　　再次，详细介绍了内燃机车轴瓦的结构、工作状态、失效机理分析和润滑油膜的形成原理及轴瓦材料性能的要求，并对轴瓦的装配方式进行阐述和装配过盈量进行计算以便于后续进行轴瓦的有限元分析。　　最后，以ABAQUS有限元分析软件对装配工况下和工作状况下的原轴瓦和再制造轴瓦进行有限元分析，得出两种不同涂层材料轴瓦的变形图、等效应力图、接触面积图和接触状态图，得出再制造后的轴瓦受力分析与新品轴瓦相差无异，再次证明了该复合材料作为减磨涂层的可行性，这样就使得大修期的更换轴瓦有了另一种简单回收再制造的渠道，可大大降低资源浪费和人工成本的消耗。
作者：	张华
专业：	机械制造及其自动化
导师：	李爱姣;刘洪
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文