轉(zhuǎn)向架輪軸測量過程誤差分析與改進(jìn)

謝常華

中車資陽機(jī)車有限公司機(jī)車事業(yè)部

轉(zhuǎn)向架輪軸測量過程誤差分析與改進(jìn)

謝常華

中車資陽機(jī)車有限公司機(jī)車事業(yè)部

隨著產(chǎn)品精度越來越高，輪軸加工及組裝測量能力已不能適應(yīng)新的要求。同時現(xiàn)有的測量手段及過程也存在較大的誤差，因此需對輪軸加工的測量過程進(jìn)行改進(jìn)，以減小測量誤，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

外徑千分尺；內(nèi)徑百分表；測量誤差；標(biāo)準(zhǔn)圓；校零

1 引言

機(jī)車的牽引力和制動力均通過車軸與車輪的結(jié)合力傳遞。因此輪對的組裝質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)車的行車安全。而輪對組裝質(zhì)量的一個重要參數(shù)為輪軸過盈量。過盈量過大可能造成車輪內(nèi)孔塑性變形，甚至內(nèi)孔損傷。過盈量過小又有產(chǎn)生車輪遲緩的可能。因此車軸及車輪尺寸的測量準(zhǔn)確度至關(guān)重要。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

實際生產(chǎn)中輪與軸的過盈量公差一般在0.05左右，要保證過盈量真實可靠，就需要保證車軸外徑及車輪內(nèi)孔的測量過程誤差之和要小于三之一倍過盈量的公差(三分之一原則)，即0.016。但現(xiàn)有的測量過程產(chǎn)生的測量誤差很難保證這一要求。

原因有以下幾個方面，下面以測量車輪輪座為φ235為例：

2.1 車軸外徑測量

2.1.1 測量設(shè)備正常誤差?，F(xiàn)有手段測量車軸外徑為外徑千分尺，根據(jù)《外徑千分尺》(GB/T1216-20014)第5.11規(guī)定，225-250規(guī)格的外徑分千的外徑千分尺允許誤差為0.006。

2.1.2 測量設(shè)備校準(zhǔn)誤差。225-250規(guī)格的外徑分千所使用的校準(zhǔn)量桿為長度為225的標(biāo)準(zhǔn)桿，外徑千分尺的檢定是通過對標(biāo)準(zhǔn)桿的測量值與標(biāo)準(zhǔn)桿的檢定值對比來判定該外徑千分尺是否合格。外徑千分尺在校準(zhǔn)和實物測量時，測量螺桿的伸出長度不在同一位置。而測量螺桿的伸出與回縮是通過螺紋的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，在旋轉(zhuǎn)過程中必然會產(chǎn)生螺紋的磨損。但校準(zhǔn)所使用在225長度范圍為外徑外分尺的最小測量范圍，在一般實物測量中均不會使用到，一般只用于每次校準(zhǔn)。該規(guī)格的外徑千分尺最常使用到的范圍為235。因此測量235時，測量螺桿所對應(yīng)的螺紋磨損最為嚴(yán)重，而校準(zhǔn)時，所對應(yīng)的螺紋磨損較小。因此實際測量時尺子的測量值產(chǎn)生的誤差會大于校準(zhǔn)時的誤差。同時由于每件外徑千分尺的磨損情況也存在差異，因此在測量車軸時會出現(xiàn)不同的誤差。

2.2 車輪內(nèi)孔測量

2.2.1 測量設(shè)備正常誤差?，F(xiàn)有手段測量車輪內(nèi)孔為內(nèi)徑百分表，根據(jù)《指示表(指針式、數(shù)顯式)》(JJG34-2008)第4.9規(guī)定百分表的允許誤差為0.005。

2.2.1 測量設(shè)備校零誤差?，F(xiàn)有的內(nèi)徑百分表校零手段為用千分尺校內(nèi)徑百分表。而千分尺測量工件外徑時示值誤差，它們的作用力方向相同，大小相等，即千分尺的活動測量面受到了量塊或工件的反作用力，該反作用力與千分尺的測量力方向相反，大小相等。當(dāng)外徑千分尺的兩測量面與工件或量塊接觸時，測量螺桿的右牙廓在力的作用下，總是與測量螺母的左牙緊密接觸；而用外徑千分尺來對內(nèi)徑而分表時，千分尺受力方向改變?yōu)閮?nèi)徑百分表測量施加在活動測量面的作用力，其作用力比檢定外徑千分尺示值誤差時的作用力要小，且方向相反。所以，在千分尺的測量螺桿與螺母有間隙旋合的情況下(軸向間隙在0.02毫米以下仍無手感軸向竄動)，測量螺桿的左牙廓與測量螺母的右牙廓緊密接觸，這樣，外徑千尺兩測量面的實際距離與指示量值又產(chǎn)生了一個差值。

3 測量誤差計算

從現(xiàn)有的測量過程可以看出，外徑千分尺與內(nèi)徑百分表測量設(shè)備本身的誤差為0.011(0.005+0.006)。而輪軸的測量過程出現(xiàn)的誤差還有以下兩點：

(1)外徑千分尺校準(zhǔn)的尺寸與實際使用尺寸不一致；

(2)內(nèi)徑百分表使用外徑千分尺校零，會將外徑千分尺的本身結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的誤差及磨損造成的誤差累積下來。

例：我們用現(xiàn)有測量手段分別測量外徑和內(nèi)孔均為φ235.000的軸和孔，即實際過盈量為0.000，下面通過計算誤差累積造成的測量誤差：

(1)外徑千分尺。設(shè)外徑千分尺常用量程235處較225磨損造成的誤差為-0.002，同時千分尺本身測量誤差-0.006。那么測量理論值為235.000的外徑，測量值＝235.000-0.002-0.006=234.992。

(2)內(nèi)徑百分表。使用外徑千分尺對表過程：將外徑千分尺調(diào)節(jié)到235.00。從上面計算可知，此時百分實際值為234.992。即認(rèn)內(nèi)徑百分表示值235.00較實際值234.992有+0.008的對正誤差。在測量235的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)孔時，示值=標(biāo)準(zhǔn)值+對表誤差+百分表設(shè)備誤差=235+0.008+0.005=235.013。即通過測量示值計算出來的過盈量=234.992-235.013=-0.021。

通過以上計算，可以看出，實際過盈量為0.000，但通過測量示值計算出的過盈量為-0.021，即測量誤差為0.021＞0.016。因此現(xiàn)有測量手段不能保證“三分之一“原則。

4 改進(jìn)措施

為減少測量誤差，可以從以下幾個方面改進(jìn)：1)外徑千分尺校準(zhǔn)使用常用的測量值的校準(zhǔn)塊。例如：225-250的外徑千分尺用于235尺寸測量，便使用尺寸為235的標(biāo)準(zhǔn)測量試塊對該外徑千分尺進(jìn)行測量，這樣即同時校準(zhǔn)外徑千分尺本身的測量誤差和磨損造成的測量誤差。2)內(nèi)徑百分表也使用對應(yīng)的235的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)孔進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣內(nèi)徑面分表校準(zhǔn)就不會累積外徑千分尺的相關(guān)誤差。

通過改進(jìn)能有效的避免因設(shè)備磨損及對表造產(chǎn)生的測量誤差，即整個測量過程的測量誤差為設(shè)備本身的誤差，即測量誤差=0.006+0.005=0.011＜0.016。同時由于千分尺和百分表在改進(jìn)后的校準(zhǔn)狀態(tài)與實際測量的狀態(tài)基本一致，所以在校準(zhǔn)過程中，即有效的反映出測量設(shè)備本身的誤差，在實際測量時，再對對準(zhǔn)時所得到的誤差進(jìn)行加減。由于在測量時對測量設(shè)備誤差進(jìn)行了修正，所以改進(jìn)后的測量過程的測量誤差還會小于設(shè)備本身的誤差之和。因此改進(jìn)后的測量手段能充分的滿足“三分之一”原則。

5 結(jié)束語

總之，通過改進(jìn)，輪軸測量過程的測量誤差得到了極大的減小，這樣使輪軸過盈量更加真實。從而提升輪對的組裝質(zhì)量，保證機(jī)車運行的安全可靠。

[1] 影響輪對壓裝質(zhì)量的因素 徐國明

[2] 過盈量在輪對壓裝中的重要性分析 張忠

[3] 螺紋千分尺的正確選用及測量誤差 劉興富