[实用新型]新型矿车车轴

说明书

技术领域

本实用新型涉及1吨固定车箱式高强轻质矿车车轴，具体涉及一种新型矿车车轴。 

背景技术

对于地下开采的煤矿或金属矿山，矿井运输是主要生产过程之一。矿用车辆是数量最多的矿井运输设备。要求矿用车辆要有足够的机械强度和寿命、合理的技术参数和良好的使用状态，以保证矿井的安全生产和经济运行。矿车是矿井的主要运输设备之一，目前广泛应用于地下开采的煤矿或金属矿山。 

在井下，矿车主要靠绞车（斜巷）或电机车（平巷）牵引在轨道上运行。由于绞车及电机车牵引力以及钩头能力的限制，所能牵引的矿车数量是很有限的。在矿车规格一定的前提下，矿车自身质量越大，则无用功耗越多，提升、运输效率越低。如能通过改进结构或采用高强轻质材料以减轻矿车自重，将会大大降低无用功耗，从而提高矿车使用的经济性、安全性和可靠性，这在当前能源紧张的形势下具有重大意义。 

对于1吨固定车箱式矿车来说，车轴是矿车主要的支撑部件。在设备运行过程中有很大的作用，整个设备运输效率的高低都取决于车轴。因此，无论从节能降耗的角度，还是从安全平稳的角度考虑，都有必要在满足矿车机械强度和使用寿命的前提下，优化车轴的结构和性能参数，降低车轴的质量，从而提高矿车工作的效率。 

发明内容

本实用新型要解决的问题是针对上述不足，提供一种新型矿车车轴，优化车轴结构，减轻车轴质量，提高整车的工作效率。 

考虑到车轴减重，具体方案为：车轴直径不变，将实心轴改为局部空心轴。局部空心轴由三部分焊接而成，车轴中段采用空心结构，车轴两端阶梯段则为实心结构，与原实心轴两端结构尺寸相同。局部空心轴空心部分采用45号热轧管，实心部分采用与实心轴一致的调质碳素钢45号，见图1。 

以局部空心车轴空心段的内径为变量，根据强度和几何尺寸条件，原1t固定车箱式矿车车轴的外形尺寸不变，但自重要求最轻。也就是以各空心段的横截面积最小为目标，利用解析法求解局部空心轴的内径，最后可以确定空心段轴的内径为0.048m。采用局部空心车轴较原来的实心车轴减少的质量为7.1kg，由于一辆矿车共有两根车轴，所以共减少的质量为14.2kg。 

建立局部空心轴的有限元模型并进行应力和变形分析，可知局部空心轴最大应力为134MPa，最大变形量为0.000217m。而优化结构前的1吨固定车箱式矿车实心车轴有限元分析最大变形量为0.00017m，最大应力为122MPa。优质碳素钢45，其许用应力为170MPa。无缝钢热轧管，牌号45，其许用应力279MPa。因此，局部空心轴的最大应力符合许用应力的要求。 

局部空心轴的最大变形量小于许用挠度范围的上限，且局部空心轴的最大变形量虽然大于实心轴的最大变形量，但也在许用挠度范围内，故局部空心轴的刚度也符合使用的要求。因此，采用局部空心车轴替代原矿车实心车轴此方案可行。 

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。 

附图说明

图1所示为局部空心车轴结构图。 

具体实施方式

在原1吨固定车箱式矿车车轴基础上优化结构，具体方案为：将原实心车轴改为局部空心轴，局部空心轴由三部分焊接而成，车轴中段采用空心轴的结构，车轴两端阶梯轴段则为实心轴结构。在局部空心轴的空心段部分采用45号热轧管，而实心段部分则采用调质碳素钢45号，详见图1。