摘要：对于大型游乐设施而言，主轴是其主要受力与支撑构建，如果主轴出现缺陷就会失效造成严重安全事故。因大型游乐设施主轴完成安装后多是不可拆卸的，从而加大了主轴无损检测难度。所以，深入分析游乐设施主轴各部位工作应力应变及可能出现的缺陷，对主轴无损检测与设备检验检测具有非常重要的意义。基于此，针对大型游乐设施主轴结构受力与缺陷相关知识，本文进行了简单的论述。
关键词：大型游乐设施；主轴结构受力；缺陷
1、大型游乐设施主轴结构与受力
1.1游乐设施主轴结构
根据结构分类轴包含光轴、解题轴、空心轴与异形轴等，适用于不同场景。轴中压、变截面与装配等受力部为有复杂结构特点，可从以下两方面分析缺陷成因。（1）芽庄部位是主要承力部位，连接轴头与轴颈，轴身承受设备大部分自重力，所以剪切荷载力比较大。此种情况下轴身所受应力与轴头、轴颈存在明显差异，两部位连接处就是压装部位应力集中部位，缺陷发生几率大。（2）变截面部位如果位于主轴，那么轴肩与轴环应用较为普遍，通过两者装配发挥轴向定位作为。该部位因轴直径突变使得变截面形成集中应力，对于应力集中合金钢有很强的敏感性。所以，检验检测与无损探伤过程中，必须要重视轴肩与轴环部位。（3）装配部位，通常滚动轴承内环及轴配合为过度或紧过盈配合，滚动轴承外环与轴承座配合为多度或松过盈配合，因而长期处于恶劣工作环境中，故障积累到一定程度，就会使得滚动轴承外环变松动。此种情况下无论是滚动轴承、内外环亦或是滚动体故障，都会使得外环固有频率受到激励而出现调制现象。日常工作中，滚动轴承常见失效方式包含内环、外环、共胴体点蚀、疲劳剥落以及保持架被损坏等。
1.2游乐设施主轴受力
结合轴承载性质将其划分成转轴、心轴与传动轴。工作情况下承受弯矩与转矩，此种即为转轴，常用于机械设备，也会应用于大型游乐设施中，比如游览车的设备驱动轴。用于支撑转动零件，承受弯矩但不传递转矩，就是心轴，其包含固定与旋转两种心轴。固定心轴运行时不转动，轴上承受不变的弯曲应力，广泛应用于游乐设施，比如摩天轮主轴、座舱吊挂轴以及油缸支撑轴等。随着转动件的转动，旋转心轴一起运动，轴上承受弯曲应力根据对称循环规律变化，比如旋转飞碟车轴。适用于传递转矩但不承受弯矩，亦或是承受较小的玩具，这就是传动轴，比如滑行龙与立环跑车车辆间的连接轴。
2、大型游乐设施主轴缺陷
2.1游乐设施表面缺陷
（1）磨损。如果主轴轴向间隙太大就会出现此种问题，特点在于缺陷面积大表面为鱼鳞状，磨损后尺寸缩小在允许值范围内，此种情况下主轴强大变弱，使得轴安全系数与最大荷载承受力不符合文件设计要求。（2）点蚀。主要指服役过程中主轴出现的一种缺陷，特点表现为轴表面出现凹凸不平片状坑，且伴随腐蚀。日常生活中，很多轴类失效与点蚀联系紧密，长时间运行的主轴，特别是湿度较大，通常点蚀在主轴表面均匀分布。其危害表现在会影响轴疲劳极限，还会加剧裂纹扩张。（2）划痕。其主要指滚动轴承滚道中主轴出现杂质比较常见该问题，长度长且宽度小，形状规则且沿轴表面形成的圆形划痕。划痕出现后极易形成裂纹，从划痕处向内扩张。
2.2游乐设施内部缺陷
（1）木材内部缺陷。制作过程中母材出厂检测产品质量，即采用各种无损检测手段检测母材产品。（2）应力集中裂纹。根据结构分析可发现心轴轴肩、轴环与芽庄部位极易形成应力集中，分析受力情况可看出应力集中裂缝常常出现在轴直径变化R角处，一般与R角形成45。范围内向轴心不规则延伸。转轴因要承受弯矩剪切力与巨大扭力，工作中表面承受的剪切摩擦应力比较大，以此产生扭力裂纹，其与扭力为45。反方向，且裂纹为撕裂装。一般直径最小部位传动轴承受的传动荷载力最大，此种产生应力集中形成裂纹，其与拉力保持垂直方向。结合以往设备主轴断裂原因，很多断裂多发生于应力集中部位。无损检测时要结合主轴结构、几何尺寸与疲劳裂纹热点明确探伤工艺。另外，主轴生产、组装与使用时，采用有效方法清除集中应力以防产生裂纹。（3）疲劳断裂。因游乐设施自身运行时部分相对运动金属部件，交变荷载作用下应力集中区极易发生断裂问题。结合以往工作经验，承受交变荷载力时，金属部件即荷载大小在弹性范围内也会发生疲劳断裂，其是突发情况的一种，会带来严重的后果。大型游乐设施运行中主轴遭受交变荷载力冲击出现缺口，主轴表面因缺口形成的应力集中出现疲劳裂纹，一旦发现不及时而继续运行，在扰动荷载作用下，主轴表面裂缝扩大直到发生断裂问题。
结束语
综上所述，分析大型游乐设施主轴结构，可发现因结构特点压装、变截面以及装配等部位极易发生缺陷。研究大型游乐设施主轴受力，结合转轴、心轴及传动轴三种轴承载性质不同，分析其缺陷出现部位与类型。研究大型游乐设施主轴可发现主轴表面与内部缺陷，缺陷特点、形成原因及缺陷位置，这些对大型游乐设施安全运行具有非常重要的意义。
参考文献
[1]秦智军,胡文绸.大型游乐设施主轴结构受力及缺陷研究[J].特种设备安全技术,2019(06):40-42.
[2]胡文绸,秦智军,胡诚.大型游乐设施主轴缺陷成因及检测方法分析[J].机电信息,2019(33):148-149.