何景强

（中国煤炭科工集团 太原研究院，太原 030006）

0 引言

煤矿井下环境恶劣，路面坑洼不平，车辆重载过程中，铰接轴受到的冲击载荷巨大[1]，且煤矿生产任务重，车辆经常需要连班运行，往往得不到及时的维护与保养，导致部分车辆出现铰接轴断裂失效事故。本文通过对铰接轴断面的宏观观察和有限元分析，找到了铰接轴断裂失效的原因，并主要针对其结构方面提出了改进措施。

图1 矿用铰接车辆铰向结构示意图

矿用铰接车辆结构上主要由前机架和后机架两大部分组成，如图1所示。前、后机架通过中间铰接装置及一根水平铰接轴相连，前机架和中间铰接装置之间由两根垂直铰接销和两根对称布置的转向油缸相连，从而实现铰接转向，中间铰接装置与后机架之间通过一根水平铰接轴连接，铰接轴与后机架之间通过一对向心滚子轴承支撑，当路面不平时，通过后机架与铰接轴之间的小范围转动来适应左右不平的路面，如图2所示。因此铰接轴在工作中主要承受循环单向弯曲载荷和径向的剪切应力[2]。

图2 铰接结构剖视图

1 断口宏观观察

轴类零件断裂的原因非常复杂，往往与其设计尺寸、形状、材料的缺陷、冷热加工工艺、受载状态、设备的安装使用情况、以及其他零部件发生故障等情况有关。图3为某矿用车辆铰接轴的断面照片，断裂位置位于其与轴承Ⅰ配合段前端的轴肩与键槽的尾端部分。断口基本与轴向垂直，根据断面的粗糙程度及颜色可以看出，断面上大致呈现出三个不同的区域，如图3(a)所示。……