拉巴次仁 旦增讓真 李連超

摘 要：在過(guò)山車運(yùn)行過(guò)程中，部分螺紋連接軸在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因無(wú)法預(yù)緊螺紋或其連接面可能無(wú)法施加足夠預(yù)緊力，使連接軸存在安全隱患，導(dǎo)致在交變應(yīng)力作用上此類結(jié)構(gòu)部位螺紋容易發(fā)生斷裂，造成嚴(yán)重的運(yùn)行事故，本文就過(guò)山車中未預(yù)警螺紋，連接軸存在的安全隱患，所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失效案例進(jìn)行分析并對(duì)連接軸斷裂等預(yù)防對(duì)策進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：過(guò)山車;未預(yù)緊螺紋連接軸;安全隱患

一、過(guò)山車中未預(yù)緊螺蚊連接軸安全隱患分析

過(guò)山車中主要采用螺紋連接軸，應(yīng)對(duì)螺紋材料、尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還需要考慮影響螺紋疲勞強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力大小，通過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)預(yù)應(yīng)力低于螺栓抗拉強(qiáng)度40%以下時(shí)，螺栓容易出現(xiàn)疲勞斷裂的情況。另外過(guò)山車的螺蚊連接軸主要采取靜連接的提升止逆軸、輪軸等，在不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其連接面可以確保螺蚊的充分預(yù)緊，過(guò)山車中采取采用螺蚊連接軸結(jié)構(gòu)的輪架軸、車輛連接器軸、等，由于采用動(dòng)連接結(jié)構(gòu)的連接面，其螺紋無(wú)法充分預(yù)緊，因此如設(shè)計(jì)不當(dāng)或管理不到位，極容易導(dǎo)致其中存在安全隱患，造成螺蚊處出現(xiàn)疲勞斷裂的問(wèn)題[1]。

二、過(guò)山車中未預(yù)緊螺蚊連接軸失效模式分析

（一）輪架結(jié)構(gòu)脫落及斷裂事故

在過(guò)山車疲勞斷裂事故案例中，對(duì)事故車輛斷裂位置及脫落車輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可以看出，通常會(huì)在車輪車墩架內(nèi)兩側(cè)進(jìn)行滾動(dòng)軸承的設(shè)置，并以輪架軸為軸心進(jìn)行類似于單擺的運(yùn)動(dòng)，如果將此處的螺母進(jìn)行徹底擰緊，會(huì)導(dǎo)致車輪架中某一軸承會(huì)承受較大的軸向應(yīng)力，使軸承內(nèi)滾珠受到壓應(yīng)力作用，一旦壓力超過(guò)軸承規(guī)定的設(shè)計(jì)值，會(huì)對(duì)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)造成影響，造成車輛卡死的情況。因此在螺母與車輛進(jìn)行有效連接時(shí)，不能將其全部擰緊，通常進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)利用開(kāi)口銷進(jìn)行防松處理[2]。

斷裂車軸的斷裂截面位置及斷面出現(xiàn)在固定螺母的第一螺紋處，對(duì)事故進(jìn)行分析表明，導(dǎo)致事故的原因主要為設(shè)計(jì)不合理，使螺母安裝時(shí)預(yù)緊力不足，以及軸孔出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，將軸孔所應(yīng)承受的應(yīng)力傳送至螺母固定處，此處螺母在交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞裂紋，一旦裂紋逐漸發(fā)展到臨界值，將會(huì)造成螺蚊斷裂事故的發(fā)生。

（二）疲勞斷裂原因分析

作用在過(guò)山車的車架軸上的應(yīng)力主要包括由車輛自重及向心力疊加而產(chǎn)生的垂直方向的壓力，以及左右方向加速度產(chǎn)生的水平方向拉應(yīng)力，其中對(duì)強(qiáng)度造成重要的影響的也來(lái)自垂直方向的壓力，當(dāng)固定螺栓未充分預(yù)緊情況下，會(huì)導(dǎo)致輪架軸受力情況出現(xiàn)較大變化。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，螺母的第一螺紋將承受左右方向的向心力所產(chǎn)生交變應(yīng)力的作用，同時(shí)因此處結(jié)構(gòu)屬于應(yīng)力集中并最容易承受荷載的部位，根據(jù)相關(guān)研究試驗(yàn)表明，如螺母未充分預(yù)緊，則在第一螺紋處將承受大于正常應(yīng)力集中系數(shù)的3-5倍的應(yīng)力。

（三）人為原因

在螺紋處所產(chǎn)生的疲勞裂紋產(chǎn)生和發(fā)展具有一定的過(guò)程，因此需要加強(qiáng)過(guò)山車連接軸等結(jié)構(gòu)的日常檢修，確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并能夠有效預(yù)防事故的發(fā)生。但在實(shí)際檢修過(guò)程中，由于無(wú)損檢驗(yàn)力度不足，或未按要求執(zhí)行探傷檢驗(yàn)等，不少檢修人員僅利用敲擊、目視等檢查方法，因此導(dǎo)致安全隱患無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，另外由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不明確，以及使用過(guò)程疏忽以及監(jiān)管力度不足等一系列因素，導(dǎo)致過(guò)山車安全隱患的存在。

三、安全事故預(yù)防措施

（一）設(shè)計(jì)階段

為了有效避免螺紋連接軸中存在安全隱患，需要在設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性加強(qiáng)鐵觀音，在設(shè)計(jì)中盡可能不采用容易引發(fā)事故的單一失效點(diǎn)，不少過(guò)山車采用固定穿軸及阻尼裝置設(shè)備進(jìn)行緩沖的方法，能夠有效預(yù)防事故的發(fā)生。另外針對(duì)此類連接方式時(shí)，需要充分考慮螺紋預(yù)緊力，對(duì)連接部位進(jìn)行計(jì)算，確保螺紋連接處的強(qiáng)度能夠符合安全使用要求，同時(shí)在設(shè)計(jì)階段，需要采取應(yīng)力集中盡可能減少的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步使加工精度提高，對(duì)加工工藝予以完善，并制定嚴(yán)格的出廠檢驗(yàn)制度，同時(shí)在使用說(shuō)明書中，應(yīng)對(duì)質(zhì)檢方法、安裝工藝等進(jìn)行明確標(biāo)注。

（二）使用階段

通常此類連接軸存在的安全隱患為疲勞斷裂，因此需要過(guò)山車使用過(guò)程中，通過(guò)質(zhì)檢力度的加強(qiáng)，對(duì)裂紋進(jìn)行檢查和控制，確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)所存在的安全隱患，防止事故的發(fā)生。在質(zhì)檢過(guò)程中需要進(jìn)行設(shè)備的重新拆裝，同時(shí)對(duì)安裝質(zhì)量加強(qiáng)控制，防止拆裝過(guò)程中出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致安全隱患出現(xiàn)。

（三）校驗(yàn)階段

相關(guān)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，首先需要設(shè)計(jì)方案的合理性和科學(xué)性予以確定，在進(jìn)行年度檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)容易出現(xiàn)安全隱患的部位加強(qiáng)檢測(cè)，同時(shí)利用磁粉探傷等檢測(cè)技術(shù)，對(duì)磨損量進(jìn)行測(cè)量，對(duì)疲勞裂紋出現(xiàn)及發(fā)展?fàn)顩r予以明確掌握。

結(jié)束語(yǔ)：

目前帶螺紋連接軸等類似結(jié)構(gòu)在過(guò)山車以及大型游樂(lè)設(shè)備中連接器中得到廣泛應(yīng)用，此類連接軸普遍存在固定螺母第一螺紋處容易出現(xiàn)金屬疲勞裂紋，導(dǎo)致斷裂事故的發(fā)現(xiàn)，因此針對(duì)過(guò)山車中未預(yù)緊螺紋連接軸存在的安全隱患應(yīng)加強(qiáng)分析，并制定出相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策，本文上述分析可為相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、維護(hù)和檢驗(yàn)工作提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李加申， 朱丹. 過(guò)山車中未預(yù)緊螺紋連接軸的安全隱患及預(yù)防措施[J]. 中國(guó)特種設(shè)備安全， 2015， 31（3）：55-58.

[2]宋榮生. 螺紋聯(lián)接軸向預(yù)緊力試驗(yàn)分析[J]. 天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2001（z1）：23-24.