Анализ метода измерения диаметров колес колёсных пар подвижного состава

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 629.1: 629.4.027.5

ОАО «НИИТКД», г. Омск, Россия;

Анализ метода измерения диаметров колес колёсных пар подвижного состава

В.К. Мехедов

Аннотация

катание колесо железный дорога

В работе рассматриваются результаты анализа существующего метода измерений диаметров по кругу катания колес колёсных пар подвижного состава железных дорог, приводится новый метод, позволяющий достоверно контролировать средние диаметры кругов катания колесных пар и погрешности формы и расположения кругов катания колесных пар.

Ключевые слова - метод измерения, колесная пара, геометрические величины.

Для обеспечения безопасности движения и предотвращения разрушения колесных пар под подвижным составом на железных дорогах установлен контроль качества изготовления колес и технического состояния в эксплуатации. Для этого определены предельные отклонения размеров и виды дефектов, являющиеся браковочными признаками.

Несмотря на контроль, дефекты колесных пар являются одной из основных причин отказов подвижного состава. Проведенный анализ метода измерений диаметра колес по кругу катания, овальности и разности диаметров колес, описанной в руководящем документе РД32ЦВ 058-97, показал что:

- метод измерений не удовлетворяет требованиям ГОСТ 8.051-81 по погрешностям измерений;

- наибольшее значение имеют методические погрешности из-за неучета отклонений расположения и формы реальных базовых и измеряемых поверхностей;

- не нормируется и не измеряется полное торцовое биение внутренних граней колес, которые являются основными измерительными базами для большинства геометрических параметров колесной пары.

Постановка задачи

Согласно руководящему документу РД32ЦВ 058-97, в качестве средства измерения применяется скоба типа ДК, которая предназначена для измерения диаметра колес по кругу катания при ремонте колесных пар. Скоба типа ДК состоит из штанги 1 с криволинейным участком для обхода ступицы колеса. На штангу надеты подвижная 2 и неподвижная 3 рамки с измерительными наконечниками А и Б. На подвижной рамке имеется окно с нониусом и стопорный винт. На участке штанги, по которому перемещается подвижная рамка, нанесена оцифрованная шкала 4.

При измерении колесная пара устанавливается на рельсовую колею. Скоба прижимается к внутренней измерительной базе обода колеса опорными наконечниками рамок с охватом измерительными наконечниками круга катания. Показания считываются по основной шкале и нониусу в противолежащих точках круга катания по наибольшему показанию в поперечном сечении, отстоящем на от внутренней поверхности обода. Диаметр каждого колеса КП измеряется в двух взаимно перпендикулярных сечениях I-I и II-II (рис. 1).

Диаметр колеса d_ср определяется как среднее арифметическое из двух результатов измерений этого колеса.

Овальность круга катания определяется в диаметральном выражении как разность двух диаметров одного колеса, измеренных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях .

Разность диаметров двух колес находится по разности их средних диаметров и .

Рис. 1. Измерения диаметра и овальности колеса:

Расчеты показывают, что:

- при измерении диаметров колес максимальная погрешность, равна 1,32 мм, что превышает допускаемую 0,6 мм;

- при определении овальности кругов катания максимальная погрешность, равна 1,25 мм, что превышает допускаемую 0,3 мм;

- при нахождении разности диаметров двух колес максимальная погрешность, составляет 1,00 мм, что превышает допускаемую 0,3 мм.

Основные причины возникновения погрешности:

- при измерении в двух сечениях не выявляются наибольшее и наименьшее значения диаметра круга катания;

- двухточечная схема измерения не выявляет нечетную огранку круга катания;

- не стабилизировано измерительное усилие.

Для снижения влияния погрешностей необходимо разработать достоверную методику измерений учитывающую отклонения от круглости круга катания, как с четной, так и нечетной огранкой.

Теория

Новый метод предлагает не только измерение среднего диаметра круга катания, разности средних диаметров по кругу катания, но и измерение радиального биения поверхностей катания колесной пары. Измерение диаметров, разности диаметров, погрешностей формы и расположения круга катания производят радиусным способом и косвенным методом по показаниям измерительных преобразователей (рис. 2).

а

б

Рис. 2. Измерение среднего диаметра круга катания колес колесной пары радиусным способом: 1 - модель объекта измерения; 2 - устройство силового базирования; 3 - устройство измерительного базирования; 4 - кронштейны; 5 - преобразователь радиальных перемещений; 6 -измерительные преобразователи.

Коэффициент преобразования схемы измерения равен 0,5 (). Предварительная настройка преобразователей производится по эталону.

Для выполнения измерений колесная пара 1 устанавливается средними сечениями буксовых шеек на устройство силового базирования 2 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости и с целью материализации оси Z4. Измерительные преобразователи 6 и закрепляются на устройстве измерительного базирования 6 в плоскости кругов катания колес.

Результат измерения наибольшего и наименьшего диаметров круга катания находится по сумме радиусов в противоположных точках круга катания при повороте колесной пары на 180⁰ в шести сечениях , , и т.д.

Средний диаметр определяется как полусумма наибольшего и наименьшего диаметров

.

Разность диаметров кругов катания колес равна абсолютному значению разности средних диаметров кругов катания левого и правого колес

Результат измерения радиального биения поверхности катания относительно обшей оси шеек колесной пары находится по разности наибольшего и наименьшего показаний каждого измерительного преобразователя за один оборот колесной пары.

Результаты экспериментов

Экспериментальные расчеты показывают, что при измерении среднего диаметра колес по кругу катания максимальная погрешность составит 0,043 мм, при допускаемой .

При измерении разность диаметров кругов катания колес максимальная погрешность будет составлять 0,062 мм, при допускаемой .

При измерении торцового биения между внутренними гранями бандажей колес TСR максимальная погрешность составит 0,022 мм при допускаемой .

Выводы и заключение

Данная методика позволяет контролировать средний диаметр круга катания, разности средних диаметров по кругу катания, радиального биения поверхностей катания колесной пары оси колесной пары с требуемой точностью. Однако методика требует значительно больше времени на подготовку и проведение операций, по сравнению с предлагаемым в руководстве РД 32 ЦВ 058-97.

Список литературы

1 Глухов В.И. Методика технических измерений в машиностроении: Учебное пособие для вузов / В.И. Глухов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. 248 с.

2 Глухов В.И. Разработка и аттестация методик выполнения измерений: Учеб. пособие / В.И Глухов. Омск: ОмПИ, 1983. 88 с.

3 РД 32 ЦВ 058-97. Методика выполнения измерений при освидетельствовании колесных пар вагонов колеи 1520 мм. 1997.

4 ГОСТ 8.051-81. Государственная система обеспечения единства измерений. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм. М.: Изд-во стандартов, 1982. 12 с.

5 ГОСТ 24643-81. ОНВ. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения. М.: Изд-во стандартов, 1981. 14 с.

Размещено на Allbest.ru