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：在大型游乐设施中，由于其主轴具有较为复杂的结构，因此导致拆卸困难较大，进而导致在对大型游乐设施进行常规无损检测工作时难以发现其中存在缺陷的情况出现。在整个维修养护工作中，大型游乐设施主轴安全性是避免游乐设施在运行过程中存在安全隐患的重要因素。为了全面提高大型游乐设施的安全性，相关部门对于大型游乐设施主轴的安全性逐渐拥有越来越高的重视程度。
关键词：大型游乐设施；主轴缺陷成因；检测方法
引言
据相关数据调查表明，随着时间的推移，我国大型游乐设施的数量逐渐增加。但近年来，随着游乐设施数量的增加，游乐设施安全问题以及各种事故发生的情况也在逐渐增加。在社交媒体的推动下，人们对于游乐设施的安全性逐渐拥有了一定的质疑心理。为了保证人们在拥有丰富多样的生活同时，还能拥有相应的安全保证，相关部门逐渐对大型游乐设施运行使用过程中的安全性进行不断的提高。
1、主轴受力及缺陷成因分析
1.1心轴
游乐设施心轴有两种，一种是固定心轴。另一种则是旋转心轴。通常情况下，大型游乐设施以旋转心轴最为常见，如海盗船，旋转木马等。在整个游乐设施中，心轴承载着设备本体重量的同时还承载着游客的重量，因此心轴承载量较高，因而其在整个游乐设施运行过程中所承受的剪切力也较为严重。在运行过程中，一旦其内部陪住部件与应力之间呈现不平衡的情况下，剪切力以及荷载力便会成倍增加，进而导致心轴运转不稳定。另外，在长时间的运行状态下，心轴会出现一定的磨损与消耗。因此在计算心轴使用周期时，难以根据机型、时间等内容进行相应的计算。
1.2转轴
大型游乐设施的各个构成零部件中，转轴的使用频率极少，其主要应用于海盗船、大摆锤等娱乐设施之中。在游乐设施运行过程中，转轴主要承担着设备本身大部分的重量以及设备运行过程中所产生的作用力与对应力。在长时间不间断的运转下，转轴承载着不间断周期性的载荷，其中大摆锤等设备在于行过程中，转轴会承受来自不同方向转动的冲击，从而导致转轴产生疲劳缺陷，进而导致游乐设施存在安全隐患。
2、主轴缺陷特点
2.1表面缺陷
在游乐设施正常使用寿命周期中，主主线的磨损最为严重，其主要因为游乐设施轴向之间缝隙过大或是轴设计不具备较高强度、刚度以及合理结构等因素导致的。主轴磨损主要特征为拥有较大的缺陷面积，并以鱼鳞状呈现于主轴表面。在受到不间断的磨损后，主轴尺寸逐渐减少直至到允许值的临界，随着主轴尺寸的减少，主轴的强度也在随之减弱，轴安全系数以及承受荷载逐渐与设计文件中对于主轴的要求存在一定的差异。除了鱼鳞状缺陷外，表面缺陷还存在部分的点蚀、划痕等。
2.2内部缺陷
2.2.1 应力集中裂纹
以受力的角度的分析可以得知，轴应力主要集中分布在轴几何变截面、轴上横孔、凹槽以及压装装配等部位。在大型游乐设施运行过程中，轴不仅需要承受弯剪切力，还需要承受较大的扭力，在两种力的作用下，加上轴表面的集中摩擦应力，导致轴极易形成扭力裂纹。裂纹在长时间不间断的力作用下逐渐向应力集中区域扩裂。
由于轴结构上应力集中裂纹的形成拥有极为明显的区域性特征，且裂纹时常处于与轴横纵方向形成一个四十五度角的范围内。因此在对游乐设施进行过无损检测工作时，相关工作人员可以根据主轴的结构特点以及应力集中裂纹的方向等因素，有针对性的对某些区域进行重点的检测工作。另外，在设计、选用轴之前，相关人员便可采取一定的防御措施来避免应力集中等问题的发生，以此有效延长主轴使用周期，并有效保证游乐设施的安全性。
2.2.2 疲劳断裂
由于游乐设施需要进行不间断的运行，部分金属部件会产生一定的相对运动的同时，其应力集中区极易在交变载荷作用力下发生断裂的情况。在部分金属部件承受交变载荷的过程中，及时载荷大小处于标准范围内，金属部件在不间断的作用下也会产生一定的疲劳断裂。相较其他断裂方式，疲劳断裂具有较强的突发性，并难以预测，因此一旦游乐设施中部分金属部件出现疲劳断裂的情况，将会导致严重的安全事故。
在大型游乐设施日常运行期间，其本身的主轴会在交变载荷的作用下产生一定的痕迹。一旦其表面出现缺口，由缺口所造成的应力将会集中在主轴表面，进而导致后期出现初始疲劳裂纹。一旦在检测工作中没有及时发现并继续使用，将会导致主轴承受扰动荷载的作用，进而导致表面裂纹范围逐渐扩大，直至主轴断裂。
3、主轴受力及缺陷检修形式
3.1外部无损检测
（1）目视检测。在诸多的检测方法中，目测检测这一手段在日常检验工作中最为常用。在具体的检测工作中，目测检测便是用过裸眼或是借助一定的辅助工具开展相应工作。但在应用目测检测方式时，需要将游乐设施的主轴进行拆卸，以此对主轴表面开展相应的检测工作。
（2）磁粉检测。与目视检测方式相似，该种检测方式也需要对主轴进行拆卸。但不同的是，引用该种方式时，相关人员将会利用磁感应线经过缺陷时所产生的磁场泄漏，并通过磁粉在缺陷处聚集的原理来对主轴表面缺陷进行检测工作，相较其他方式，此份检测更加适用于铁磁性主轴的表面缺陷检测。
3.2 内部无损检测方法
内部无损检测方式主要分为两种，一种是射线检测，一种则是超声检测。射线检测是借助相同强度的射线来判断材料有缺陷处与正常表面，在底片上呈现出不同结果的灰度来检测相应的缺陷。在实际应用过程中，虽然不需拆卸主轴，但由于应用射线对于结构、位置等方面的要求较高，加之射线有害人体健康等因素，在日常检测工作中极少应用。而超声检测则是通过超声波在材料正常处于有缺陷处反射回波波长的差异来判断表面缺陷。相较射线检测，超声检测具有较为简便的操作方式且无害等优势。
4、结束语
综上所述，在大型游乐设施运行过程中，导致其主轴形成缺陷的因素具有一定的多样化。在相关人员对缺陷成因进行检验与排查的过程中，由于其多样化的特点，导致这个监测工作流程较为复杂且具有一定的难度。因此，为了确保人们的生命财产安全，在对游乐设施进行检测工作的过程中，相关部门单位应提高相关检测人员的专业技术水平，以此为推动我国游乐设施的发展提供有力的依据。
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