周勇 王伟
新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院 新疆乌鲁木齐市 830011
摘要：随着人们精神需求的逐渐增长，越来越多的家长会在节假日带着小朋友去游乐园放松玩耍，而大型游乐设施的建设也得到了较快的发展，与此同时，大型游乐设施出现安全事故的情况也时有发生，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，引起社会各界的普遍关注，因此，在大型游乐设施的日常保养和维护中，加强和提高对大型游乐设施的检测则显得十分重要，但是由于大型游乐设施的主轴无法进行拆卸，这就给检测带来了极大的困难，而本文将通过对主轴结构不同的受力情况进行分析，提出主轴出现结构缺陷的原因，从而给出具体的解决措施，希望可以给社会相关认识以参考和借鉴。
关键词：大型游乐设施；主轴结构；受力分析；缺陷
引言：正是因为大型游乐设施的主轴结构是最主要的受力和支撑结构，并且在同一个设施上有着不同的主轴结构，如果主轴结构一旦出现问题就会造成整个设施出现安全问题，因此需要加强对主轴结构的受力分析和研究，从而得出主轴在受力过程所产生缺陷的主要原因，确定出现缺陷的具体位置和实际的情况，方便工作人员为开展下一步检测和维修工作提供技术依据，通过这种详细的分析，实现对主轴不同受力部位的确定，即使在不拆卸主轴的情况下，也可以进行全面的无损检测，对于存在问题和风险的结构进行及时的处理和解决，从而保证大型游乐设施安全正常运行。
1.主轴的结构及受力分析
1.1主轴结构分析
大型游乐设施的主轴根据结构和场景的不同，可以分为光轴，阶梯轴和空心轴等，并且在不同的环境中使用，而在对大型游乐设施进行主轴缺陷分析的时候，则应该从主轴的压装和变截面等部分出发，了解具体的原因。①在大型游乐设施中，压装部分是主要的受力部分，并且在运行的过程中也受到了大量的剪切应力，如果受力不均匀，就会导致轴头，轴径出现较大的受力差异，如果这部分力较为集中，则会导致主轴开始出现缺陷。②在主轴上，最常见的变截面便是轴肩和轴环，通过将其装配到一起，可以有效的将主轴的运行方向固定，但是如果主轴的直径突然改变，则会导致出现应力集中的情况出现，而如果采用合金材质，则会出现较大的损伤，所以，在进行无损检测的时候尤其要充分注意轴肩和轴环两个部位。③一般来说，在装配部位进行工作的时候，滚动轴承会与轴进行相互配合，这种配合是属于一种较为松的过盈配合，在较为恶劣的环境下经过长时间的运行之后，就会出现逐渐松动的情况，这个时候，不管是内环还是外环，一旦出现故障，就会导致运行频率失调出现缺陷，而滚动轴承常见的缺陷则是疲劳脱落或者损坏[1]。
1.2主轴受力分析
在大型游乐设施的主轴结构中，有转轴，心轴和传动轴三种轴承，这三种轴承起到了不同的结构功能。转轴是大型机械设备中最常见，最常使用的轴承，也普遍的应用在大型游乐设施中，主要的作用是来维持小零件的运转，承受弯矩并且传递转矩。在大型游乐设施中不传递转矩的轴是心轴，心轴根据使用功能的不同也分为两种，分别是固定心轴和旋转心轴，这两种轴承的不同之处在于，固定心轴不转动，起到固定设备的作用，所受到的承受力也是固定不变的，这种设备应用数量最多，比如，在摩天轮中就应用十分广泛，摩天轮的转动主轴，吊舱吊轴，油缸的支撑轴等。
与固定心轴不同，旋转心轴在工作的时候往往会随着零部件的转动而转动，轴承上所受到力的大小也是随时变化的，并且是对称有规律的变动，比如旋转飞碟在转动的时候就会产生弯曲应力，虽然传递转矩，但是不承受弯矩，这种轴承被称为是传动轴[2]。
2.主轴缺陷分析
2.1表面缺陷
①主轴出现表面缺陷的主要原因是因为轴向的空隙过大，这就会导致在运转的时候出现磨损，磨损的主要特点是缺陷较大，并且主要呈鱼鳞状，如果磨损程度逐渐加大，就会导致主轴的承受能力急剧下降，并且整体的安全系数也会下降，埋下安全隐患。②主轴在运转过程中还会出现一种表面腐蚀的情况，这种点蚀的情况会造成主轴的表面存在大量的坑洼，在坑洼的旁边还会出现较多的腐蚀情况，这会直接造成主轴出现运转失灵的情况，这种点蚀的情况主要发生在潮湿的地方，并且点蚀会比较均匀的分布在主轴表面，主要危害是造成主轴出现较多的裂缝。③主轴在转动的时候，还会出现表面被划伤的情况，一般来说，这种划痕缝隙比较小，并且以圆形划痕为主，如果产生划痕之后不及时进行处理，就会导致从划痕处产生裂纹并向四周扩散。
2.2内部缺陷
①一般来说，母材在出厂的时候需要进行严格的质量检测，如果缺少这个环节，母材中就可能会出现一些内部缺陷。②在对主轴裂纹进行详细分析的时候，可以发现应力主要集中的地方是轴肩，轴环等，并且在主轴直径的R角处通常会产生较为集中的裂纹，并向轴心附近逐渐扩散。在运行的过程中，由于转轴会承受较大的拉力和应力，随着时间的增加，会逐渐形成裂纹，裂纹的形成方向与扭力呈现出45°角。传动轴上的裂纹一般在最大负荷的地方会形成拉力或者应力，并且裂纹的形成与拉力产生的方向十分垂直，所以，在对裂纹的形成原因进行分析的时候，要考虑到主轴发生断离的位置。③如果大型游乐设施在长时间的运行之后，不及时的进行检测和保养，很容易就会出现疲劳断裂。一些游乐设备上的金属零件当受到较大负荷的时候，会在负荷集中的区域出现应力集中区，如果超过该金属的应力承受能力，并且没有及时的进行处理，主轴就会出现超负荷运行，就会出现疲劳断裂，这种情况是一种非常突发的现象，会给设施使用者带来极大的生命威胁[3]。
结论：
总而言之，正是由于大型游乐设施的变截面，压装和装配等主轴结构部位最容易出现安全缺陷问题，在对主轴进行检测的时候则需要额外注意，加强检测力度。不仅如此，大型游乐设施的主轴在运行过程中，通过对受力情况的分析进行研究可知，主要由转轴，心轴和传动轴三种不同类型的轴承，并根据这三种轴承的不同特点进行分析和研究，确定大型游乐设施主轴最容易出现缺陷的地方，并明确这种缺陷是内部缺陷还是表面的缺陷，在最短时间内确定问题出现的原因，位置等，并及时进行解决，促进大型游乐设施的可持续稳定运行。
参考文献：
[1]李昌胜.游乐设施主轴原位检测方法及成像系统研究[D].南昌航空大学,2018.
[2]苗垒.浅谈小角度纵波直探头在轴类锻件探伤中的应用[J].机电信息,2016(27):38-39.
[3]白星,李小珊,张世亮.基于磁记忆检测技术的游乐设施检测方法研究[J].价值工程,2017(11)