铁路货车轮对常见故障的分析和探讨毕业论文.pdf
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1、 毕业设计毕业设计 铁路货车轮对常见故障的分析和探讨铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 所在学院所在学院 铁道车辆与机械学院铁道车辆与机械学院 班班 级级 铁道车辆铁道车辆 123 123 姓姓 名名 刘蓉刘蓉 学学 号号 2012132201213240309 40309 指导老师指导老师 何湘桂何湘桂 完成日期完成日期 2014.122014.12 铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 2 毕业设计评分标准与答辩记录毕业设计评分标准与答辩记录 班级 学号 姓名 总得分 课题名称 考核项目及分值 考核内容 分值 评分标准 得分 设计过程20 选题的应用性、工艺性、综合性、先进性、和经济性。查阅文献
2、资料、参考书、使用工具书的能力。5 5 4 3 2 分析和解决问题方面的能力,创造性,独立工作能力。5 5 4 3 2 工作态度与遵守纪律情况。10 10 8 6 4 设计结果40 文字的简洁性、通畅性,条理性与逻辑性。10 10 8 6 4 论据正确充分、分析计算准确、使用公式与引用数据的正确性。10 10 8 6 4 完成设计任务,贯彻国家标准,图样、数据表格、说明书质量。10 10 8 6 4 设计方案比较选择的正确合理性,设计理念、设计方法、设计思路方面的独到性和创新性。10 10 8 6 4 答辩情况40 阐述课题的设计思路、主要依据、结论、体会和改进意见。10 10 8 6 4 回
3、答问题的准确性、敏锐性、全面性,语言表达能力,逻辑条理性。30 30 24 18 12 指导老师评价 指导教师签名 答辩记录与 答辩评价 答辩教师签名 铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 3 毕业设计任务书 20152015 届毕业设计任务书(三)届毕业设计任务书(三)一、课题名称:一、课题名称:铁路货车轮对常见故障的分析与探讨 二、指导老师:何湘桂二、指导老师:何湘桂 第 18 周进行。三、设计内容与要求三、设计内容与要求 1、课题概述:本课题要求学生在已学铁道车辆专业知识基础上,对之前所学专业课程知识的消化和吸收,正确地分析铁路货车轮对的结构组成,有针对性地研究分析其典型故障并提出对应的预防
4、措施。通过此课题的进行,对培养学生运用所学的基础知识、专业知识,并利用其中的基本理论和技能来总结、分析本专业内的相关问题,培养学生工程技术人员必须具备的基础能力。2、设计内容(1)铁路货车轮对的结构组成(2)车轴常见的典型故障分析(3)车轴典型故障的预防措施(4)车轮常见的典型故障分析(5)车轮典型故障的预防措施 四、设计参考书目四、设计参考书目 1)车辆构造与检修 中国铁道出版社 主编 袁青武 2)车辆检修工艺编制 中国铁道出版社 主编 李艳霞 3)车辆修造工艺与装备 中国铁道出版社 主编 刘岩 五、设计说明书要求五、设计说明书要求 1封面 2目录 3摘要(200400 字左右,中英文)4正
5、文(设计方案比较与选择、设计方案原理、计算、分析、论证,设计铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 4 结果的说明及特点)5结束语 6附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、毕业设计进程安排六、毕业设计进程安排 1第 1 周:进行资料准备与借阅,选定设计方案。2第 2 周:设计要求说明及课题内容辅导。3第 3-4 周:进行毕业设计,完成毕业设计部分章节。4第 5 周:完成初稿,进行第一次检查。5第 6-7 周:修改论文,进行第二次检查并定稿。6第 8 周:准备毕业设计答辩。七、毕业设计答辩与论文要求七、毕业设计答辩与论文要求 1毕业设计答辩要求 答辩前三天,每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专
6、题报告等必要资料交指导老师审阅,由指导老师写出审阅意见。学生答辩对自述部分应写出书面提纲,内容包括课题的任务、目的和意义,采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题、质询与课题密切相关的基础理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法、鉴别学生独立工作能力、创新能力。2 毕业设计论文要求 1)原则上每 4 人一小组,小组组长 1 人;2)论文要有自己的新观点,不能雷同;3)论文格式要求按照技术杂志中论文的格式,分为:标题,内容摘要,关键词,问题的提出,分析或求证,问题的解决方案,结论,参考书目。论文中的图样应该清晰,正确,文中的公式要有编号
7、,属于引用的要注明出处;应该标记页次,字体大小有层次。字数不少于 1.5-2 万。4)其余格式要求按照学院的统一规定。2014 年 6 月 铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 5 摘要摘要 近年来,随着我国经济、科技、贸易的振兴,文化和人员交流的增多,旅游事业的发展,促进了国列车速度提升的研制及实施。轮对是转向架的主要部件之一,它的功能是承受车辆的自重和载重,并通过轮对在钢轨上滚动完成车辆运行,他的运用条件十分恶劣,经常檫伤、剥离、掉块、热烈和疲劳损坏等情况。其性能的好坏,对行车安全具有身份重大的影响。关键词:关键词:铁路 轮对 故障 货车 abstractabstract In recent
8、years,with the revitalization of Chinas economy,science and technology,trade,cultural and personnel exchanges on the rise,the development of tourism,promote the development and implementation of the speed of the train.Wheel is one of the main components of the bogie,its function is to bear the weigh
9、t and load of vehicle,and through the round of complete vehicle running on rolling on the rail,the use of his condition is very bad,often grazed and,stripping,impellers,hot and fatigue damage,and so on and so forth.The stand or fall of its performance,identity does not have significant influence on
10、the traffic safety.Keywords:Keywords:railways wheel set fault freight car 铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 6 目录目录 目录.6 第一章 绪论.8 1.1 铁道车辆的概述.8 1.2 货车轮对的简介.8 1.3 轮对的要求.10 1.4 货车轮对的发展趋势.11 第二章 车轴.13 2.1 车轴的简介.13 2.2 车轴各部分的名称及作用.13 2.3 车轴的分类和使用范围.14 2.4 车轴的尺寸及材质要求.15 第三章 车轴常见故障分析及预防措施.17 3.1 常见的故障.17 3.2 产生的原因.17 3.3 车
11、轴裂纹的预防措施.17 3.4 车轴磨损的预防措施.19 3.5 车轴弯曲的预防措施.20 第四章 车轮.21 4.1 车轮的简介.21 4.2 车轮各部分名称及作用.21 4.3 车轮主要部分的设置理由.22 4.4 车轮的种类及材质要求.23 第五章 车轮的常见故障及分析.26 5.1 常见的故障.26 5.2 产生的原因.27 5.3 车轮的检修.28 第六章 车轮典型故障的预防措施.30 6.1 车轮踏面圆周磨耗的预防措施.30 铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 7 6.2 轮辋过薄的预防措施.30 6.3 轮缘磨耗的预防措施.30 6.4 踏面擦伤、剥离与局部凹下的预防措施.30 6
12、.5 车轮轮缘或踏面缺损的预防措施.31 6.6 车轮轮辋外侧辗宽的预防措施.31 6.7 车轮裂纹的预防措施.31 参考文献.32 总结.错误!未定义书签。错误!未定义书签。铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 8 第一章第一章 绪论绪论 1.1 铁道车辆的概述铁道车辆的概述 铁道车辆是运送旅客和货物的工具。铁道车辆按照用途分为铁路客车、铁路货车两大类。由于不同的目的、用途及运用条件,使车辆形成了许多类型,但其构造基本相同,大体均由六部分构成:车体、车体架、走行部、车钩缓冲装置、制动装置、车辆内部设备。铁道车辆是主要的陆上交通运输工具,它必须沿着专设的轨道运行,不论其本身是否具有牵引动力,均能运
13、送货物或旅客。仅提供动力的机车不属于铁道车辆。铁道车辆按其用途的不同,可分为货车和客车两大类。在 1949 年至今的近 50 年中,我国铁路货车有了很大的发展。从 50 年代仅能设计制造 30t 级和 50t 级货车,80 年代设计制造了重载运输用的单元列车,实现了走行部的滚动轴承化,大量采用了耐大气腐蚀的低合金钢,货车的年生产能力达到 3.5 万辆。货车数量有较大增长的同时,品种也有较大数量增加,自 1949年至今货车车型总计已发展到 140 个品种,做到了品种全数量 70 个以上。从 1952年至 1994 年我国共出口货车 8400 辆。和铁道货车一样,铁道客车也得到快速的发展,从 19
14、53 年至今,我国先后研制开发并成批生产了 21 型、22 型、23 型、25 型单层和双层客车,其中含有空调客车、时速 160km/h 的准高速客车和 25k型“快速客车”。以外还有各种发电车、试验车、特种车和地铁车辆,也同步得到发展。随着改革开放、国民经济和铁路的大发展,铁道车辆也必将得到迅猛的发展。现正开发或近期将要开发的产品有:高档双壳旅游客车、多用途双层客车、多层次的座、卧车,新型地铁车辆、有轨电车、轻轨车和电动车组,时速 200km/h的旅客列车和电动车组,250300km/h 的高速客车、摆式车辆等。根据我国近期对重载、提速、安全的要求,货车近期着重开发:70t 级的通用货车、6
15、0t 级的大容量棚车和滑动侧墙棚车、70t 级有盖和无盖漏斗车、重型超限货车长大货物车、总重 100t 的运煤单元列车和根据市场需要而设计的各种专用车辆。1.2 货车轮对的简介货车轮对的简介 轮对是由一根车轴和两个车轮组成。组装时采用过盈配合,在车轴压装机(油铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 9 压机或水压机)上将车轮装于车轴的两端,见图 1-1。图图 1 1-1 1 轮对轮对 a a 轮对立体图轮对立体图 b b 滚动轴承轮对滚动轴承轮对 c c 滑动轴承轮对滑动轴承轮对 轮对是车辆的重要部件,它承受车辆的全部重量(自重和载重)并引导车辆沿钢轨作高速行驶。轮对的质量直接影响列车的安全运行。轮
16、对分为车辆轮对和机车轮对两类。机车轮对又依机车类型分为蒸汽机车轮对、柴油机车轮对、电力机车轮对和动车组的动轴轮对等。柴油机车、电力机车以及动车组的动轴轮对在轴身上装有传动齿轮现代高速客车和动车组均采用盘形制动,在轴身或车轮上装有制动盘。蒸汽机车的轮对有导轮轮对、动轮轮对、从轮轮对和煤水车轮对之分。导轮轮对位于机车前部,起机车导向的作用。动轮轮对起传递机车动力的作用,直接由汽缸活塞(鞲鞴)通过摇杆带动的为主动轮轮对,由主动轮通过连杆带动的为他动轮轮对。动轮轮对的轮心上有曲柄、曲拐销孔和均衡块,且左右两轮的曲柄在组装时应有 90相位差。动轮和导轮的轴承都在车轮内侧。从轮轮对和煤水车轮对与客货车辆轮
17、对形状相似。轮对承担着车辆的全部重量,而且在轨道上高速运行,同时它还承受着从车体、钢轨两方面传递来的各种作用力。因此轮对具有足够的强度,以保证车辆在允许的最高速度和最大载荷下安全运行。应在强度足够和保证一定使用寿命的前提下,使其重量最小,并具有一定弹性,以减小轮轨之间的相互作用力,应能使用车辆直线运行,同时又能顺利通过曲线,还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。轮对是转向架中重要的部件之一,又是影响车辆运行安全性的关键部件之一,所以在制造、厂修、段修及运用中,对轮对都有严密的技术要求和严格的管理制度。轮对的作用是保证机车车辆在钢轨上的运行和转向,承受来自机车车辆的全铁路货车轮对常见故障的分析和探讨
18、10 部静、动载荷,把它传递给钢轨,并将因线路不平顺产生的载荷传递给机车车辆各零部件。此外,机车车辆的驱动和制动也是通过轮对起作用的。对车轴和车轮的组装压力和压装过程有严格要求,轮对内侧距离必须保证在 1535+3 毫米的范围以内。为保证机车车辆运行平稳,降低轮轨相互作用力和运行阻力,车轴轴颈和车轮踏面的加工椭圆度和偏心度,以及轴颈锥度都不得超过规定限度。轮对的分类 轮对的分类和名称,应根据车轴类型和车轮类型确定。货车标准滚动轴承轮对型号与车轴型号一致,其车轮即为普通吨位的车轮。例如货车滚动轴承轮对RD2 型,分别配装 RD2 型车轴和 HD 或 HDS 车轮。轮对的标记 轮对的标记包括车轴标
19、记、车轮标记和轮对标记三部分。车轴的标记:车轴制成以后,在车轴一端的任意 1/3 圆内,刻打一“左”字做为始端并刻打制造标记。车轮制造标记:车轮应在辗压成型后的炽热状态下,在其轮辋外侧面刻打制造厂代号、制造年月。轮对责任钢印:凡轮对组装,车轴横裂纹处理等均应在轴端刻打责任钢印。轮对的责任钢印内容应包括:责任厂或段代号、检查员钢印、验收需永久保留,直至该车轴报废为止。1.3 轮对的要求轮对的要求(1)具有足够的强度和刚度;要求在外力作用下发生永久变形,且弹性变形限制在正常工作允许范围内,不发生脆性折断及疲劳裂纹等类型的破坏.(2)在保证安全的条件下,尽可能地减轻轮对质量,并有一定的弹性,以减小轮
20、轨之间的作用力。(3)车轴和车轮结合牢固。(4)具有阻力小和耐磨性好的优点,这样可大大地节省牵引动力。新造或进厂、段修理后的轮对,应有一定的技术要求,对用于标准轨距(1435mm)的轮对两轮缘内侧面距离为(1353+-2)mm货车厂、段修后为(1353+-3)mm,并在同一轮对的三等分点上所测得的内侧面距离,最大差值不应超过 1mm(厂、段修不应超过 3mm。)铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 11 1.4 货车轮对的发展趋势货车轮对的发展趋势 轮对是车辆中重要部件,它的状态直接影响车辆运行的安全和品质的好坏,特别是车辆向高速度、大载重、轻结构方向发展的今天,对轮对要求的更高。目前世界各国都很
21、重视轮对的改进和研究工作,并取得一定的成就。铁路是我国的主要运输方式,是国民经济的大动脉。为了提高我国铁路货车技术,缩短与世界先进的差距,铁路货车技术必须与时俱进。铁路货车从整体结构上来说,同其他车辆一样,其主要部件就是轮对。轮对是直接与轨面接触的,它的质量性能好坏,将直接影响列车运行的安全。正确判断轮对故障,保证列车运行安全,是重点探讨和研究的问题。随着我国铁路建设的跨越式发展,我国铁路车辆正逐步向高速、大载重量的方向发展。车辆的运行状态,是影响铁路安全的重要因素。轮轴是车辆走行部的关键部件,是车辆最终受力的部件。它承受车辆的全部重量。在负重的条件下,以较高的速度引导车辆在钢轨上行驶。轮轴一
22、旦发生故障,如不及时发现和处理就会引起车辆脱轨、颠覆等严重事故。给人民生命财产安全带来巨大损失,影响人们的正常工作和生活秩序。下面是对轮对的各个部分的发展趋势的介绍:车轮的材质 目前使用的车轮的碾钢轮含碳量规定为 0.5%0.65%,其上限接近共析钢的含碳量 0.8%,当轮辋温度略高于临界温度(723 摄氏度)就会淬上火,引起热裂纹。为此,国际铁路联盟实验研究所建议,车轮含碳量以控制在 0.55%以下为宜。前苏联在新标准中,根据客货车辆运用条件的不同,规定采用不同的钢号,客车车轮采用钒细化晶粒,降低含碳量,以提高踏面抗热裂、抗剥离及抗白硬层性能;货车车轮由于接触应力高,它采用的钢材应具有较高的
23、耐磨性和接触强度。现在国际上客货车轮也采用不同钢号,美国现用 4 种钢号,国际铁路联盟也规定了 5种钢号。考虑到今后将使用合成闸瓦,车轮材质的抗热烈性能有必要进一步加强。车轮直径 轮对是簧下重量,为了减少轮轨的冲击力,应尽量减轻轮对重量,在条件允许的情况下,采用小直径车轮是减轻轮对的重要方法。小直径车轮不仅能降低车体地板面,使车辆在限界内能增大车体容积,而且还能降低车体重心,从而提高车辆的平稳性。2 但是车轮直径越小,轮轨接触应力越大。据前苏联的计算表明锥形踏面车轮的锥形应力可达 13231372.我国货车车轮(轴重 2000kg)在标准轨(4350kg/m)上,踏面中央部分的接触应力大于 8
24、82MPa,超过了车轮材质的抗拉强度铁路货车轮对常见故障的分析和探讨 12(784MPa)。轴重增加,工作应力增大;车速增大,踏面承受的赫兹剪切应力也增大,为此,国外铁道车辆根据轴重的不同规定了相应车轮的直径。轮辋重量占车轮重量的 60%70%,国际铁路联盟实验研究所建议在不缩小车轮直径的条件下,减小轮辋厚度,为了避免轮辋磨耗后过早报废,建议对轮辋进行热处理,以延长使用寿命。当取 25mm 的磨好尺寸时,可使轮辋厚度从6070mm 降至 46mm。辐板形状 TB453 规定的我国车轮轮毂中心相对踏面滚动圆是偏置的,这种辐板结构能增加车轮弹性,但由于制动引起的轮辋温度升高,使车轮产生较大的轴向变
25、形,会削弱车轮与车轴的紧余量。考虑到今后要发展合成闸瓦,有必要根据车轮发展现状,选择合适我国路情的车轮轮辋和辐板结构。踏面形状 如前所述,世界各国都在深入研究磨耗形踏面的车轮,该种车轮有许多优点,我国已在客货车轮上普遍使用了适合我国路情的 LM 型踏面。车轴 改进车轴的试验研究,大多着眼于提高车轴的疲劳寿命与强度。车轴的疲劳裂纹多发生在轮座、防尘板座、轴颈上,而以轮座裂损最多,占整个车轴裂纹的90%以上,且多发生在轮毂与轮座结合处靠近内侧面的位置上。其改进措施有:(1)增加卸荷槽 (2)改变轮座部位形状 (3)高频淬火 轮对组装方法 改进轮对压装配合,是提高车轴疲劳强度的有效方法之一。轮对组装
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