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第1篇 汽車車輪拆裝實(shí)習(xí)報(bào)告
汽車車輪拆裝實(shí)習(xí)報(bào)告范文
一 、實(shí)習(xí)目的
1、掌握汽車車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其拆裝，了解汽車的基礎(chǔ)機(jī)械構(gòu)造，通過(guò)拆裝來(lái)理解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中所涵括的機(jī)械原理，力學(xué)原理，電子系統(tǒng)等等，為以后的專業(yè)機(jī)械及汽車等等課程的學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。
2、知道發(fā)動(dòng)機(jī)及變速器的大致分型，了解其各型號(hào)的特點(diǎn)特點(diǎn)、性能，熟悉機(jī)體組的名稱、作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其零件的力學(xué)材料，機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
3、學(xué)習(xí)正確使用拆裝設(shè)備、工具、量具的方法，熟記拆裝操作的安全常識(shí)，學(xué)會(huì)零部件拆裝后的正確放置、分類方法，培養(yǎng)良好的工作和生產(chǎn)習(xí)慣。
4、通過(guò)拆裝及對(duì)機(jī)械知識(shí)的了解，由學(xué)生自己在這過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題，解決問(wèn)題，使學(xué)生具備一定得創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。
二、教具和工具
1、日本豐田四缸發(fā)動(dòng)機(jī)、日本本田變速器和解放牌大貨車。
2、常用工具及專用工具：
a、普通扳手：開(kāi)口扳手、花扳手、套筒扳手、活動(dòng)扳手、扭力扳手和內(nèi)六角扳手
b、起子：一字起子和字形起子
c、手錘和手鉗：鉗工錘、鯉魚鉗和鋼絲鉗及尖嘴鉗
三、實(shí)習(xí)內(nèi)容
發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝
本次實(shí)習(xí)本組所使用的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是日本豐田四缸發(fā)動(dòng)機(jī)。
此四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為直列四缸下置凸輪軸型式，拆裝過(guò)程的具體步驟如下：
1、拆卸：
a、拆下汽油泵、機(jī)油過(guò)濾器等附件，由外往里依次拆開(kāi)氣門室蓋緊固螺栓，卸下氣門室蓋，取下密封墊；再逐步松開(kāi)搖臂軸支架的固定螺栓和螺母，取下?lián)u臂架；然后按原位置依次取出氣門挺桿，逐一將其串綁在一起，并做好前、后記號(hào)；按規(guī)定的次序拆下氣缸蓋螺栓，取下氣缸蓋和氣缸墊；拆下曲軸輪帶和正時(shí)鏈罩；拆下正時(shí)鏈輪，緊鏈器和正時(shí)鏈條等正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件。
b、拆下進(jìn)氣和排氣歧管、氣門，用專用工具拆下氣門鎖夾；拆下氣門彈簧座、彈簧、氣門和油封。
c、觀察各零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析其結(jié)構(gòu)原理和調(diào)整部位及分析其作用原理。
2、裝配：
發(fā)動(dòng)機(jī)的組裝過(guò)程是拆卸過(guò)程的逆過(guò)程，應(yīng)遵循先拆后裝，后拆先裝。組裝過(guò)程中要注意發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)，包括其清潔、檢查、補(bǔ)給、潤(rùn)滑、緊固和調(diào)整。
a、依次按拆開(kāi)過(guò)程的反向組裝，先拆后裝，后拆線裝，依次裝起，需要轉(zhuǎn)動(dòng)的地方需要涂上潤(rùn)滑油。
b、裝上氣門、氣門鎖夾，然后裝上氣門彈簧座、彈簧、氣門和油封。依次裝配上氣缸蓋和氣缸墊，裝上搖臂架，固定搖臂軸支架的螺栓和螺母，按上密封墊，裝配上氣門室蓋、緊固好氣門室蓋的螺栓。
c、裝上汽油泵、機(jī)油過(guò)濾器等所有外部附件。
d、試轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，以測(cè)試安裝是否正確。正常轉(zhuǎn)動(dòng)則為正確安裝，安裝完畢。
e、調(diào)試氣門間隙。這里，要懂得發(fā)動(dòng)機(jī)氣門動(dòng)作的順序，1-3-4-2，熟記口訣“上可調(diào)下不可調(diào)，左調(diào)進(jìn)右調(diào)排”。調(diào)試過(guò)程步驟為：a、將曲臂連桿搖動(dòng)到0刻度位置，將1號(hào)活塞處于下支點(diǎn)位置；b、此時(shí)調(diào)試1號(hào)進(jìn)排氣門，2號(hào)進(jìn)氣門和3號(hào)排氣門，使用塞規(guī)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)氣門間隙是0.25mm，排氣門是0.3mm；c、將曲臂連桿旋轉(zhuǎn)一周，此時(shí)是4號(hào)活塞處于下支點(diǎn)，再按照上邊規(guī)律，調(diào)試剩余的氣門。
3、注意事項(xiàng)：
a、拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步的觀察和了解，記清每個(gè)部件的準(zhǔn)確位置，要對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行記號(hào)，以便裝配時(shí)能準(zhǔn)確無(wú)誤。
b、旋螺絲時(shí)，要用對(duì)角線交叉法由外往里依次旋下發(fā)動(dòng)機(jī)的螺絲，以免機(jī)構(gòu)變形影響裝配。
c、在裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，每個(gè)部件要按先后次序依次安裝上去，要按先拆后裝，后拆先裝的原則安裝。
d、在安裝特殊的.部件時(shí)，要用特殊的安裝工具來(lái)安裝。如在安裝鏈條的時(shí)候，要注意鏈條與曲軸正時(shí)齒輪的配合。將凸輪軸一缸凸輪置于上死點(diǎn)位置，即倆凸輪呈下八字位置。將凸輪軸鍵和曲軸鍵與止推盤等部位的記號(hào)對(duì)準(zhǔn)。將鏈輪安裝到正時(shí)鏈條上，對(duì)準(zhǔn)正時(shí)鏈條和鏈輪上的正時(shí)記號(hào)。均勻地安裝鏈條和鏈輪。
貨車車輪的拆裝
實(shí)習(xí)的內(nèi)容是根據(jù)汽車車輪結(jié)構(gòu)的工作要求，進(jìn)行車輪的拆卸和裝配，了解它們的工作原理和作用，最后將零部件按順序安裝回各自的位置。
本組實(shí)習(xí)所使用的汽車配件是解放牌貨車車輪，其拆裝的具體步驟如下：
1、拆卸：
a、拆卸順序（后輪）：a、擰下外輪螺母，拆下外輪，再擰下內(nèi)輪螺母，拆下內(nèi)輪；b、擰下半軸緊固螺母，用2個(gè)m12長(zhǎng)35mm的螺栓，擰入半軸凸緣上的螺孔內(nèi)，即可取出半軸；c、擰下外螺母，拿出鎖緊墊圈，油封，擰下輪轂軸承調(diào)整螺母；d、拿下后制動(dòng)鼓總成；e、從輪轂中取出輪轂軸承內(nèi)圈總成和兩個(gè)軸承外圈；f、從半軸套管中取下軸承內(nèi)圈總成。
b、拆卸順序（前輪）：a、擰下前輪螺母，拆下前輪；b、可進(jìn)行制動(dòng)器調(diào)整；c、拆下前輪輪轂蓋，注意放好墊片；d、解除鎖緊墊圈對(duì)鎖緊螺母的鎖緊作用，擰下鎖緊螺母，拿下鎖緊墊圈和鎖環(huán)，擰下調(diào)整螺母；e、取下前制動(dòng)鼓總成；f、從轉(zhuǎn)向節(jié)上取下內(nèi)軸承圈總成；g、從輪轂內(nèi)取下外軸承內(nèi)圈總成和內(nèi)軸承外圈，將輪轂內(nèi)清洗干凈。
在此拆裝過(guò)程ab中，要留心仔細(xì)觀察各零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熟悉各零部件的名稱和作用，分析其結(jié)構(gòu)原理和調(diào)整部位及分析其作用原理。
2、裝配：
a、后輪的裝配：a、依分解的相反順序裝復(fù)，并進(jìn)行調(diào)整。左右輪轂不可裝反，拆裝輪轂時(shí)要保持平順，以免損傷油封刃口安裝剛剛拆卸下來(lái)的車輪及其個(gè)零部件；b、在安裝軸承的時(shí)候要注意其方向；c、調(diào)整時(shí)，先將調(diào)整螺母擰緊直至開(kāi)始將輪轂剎車為止，同時(shí)將輪轂想前后兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便是軸承滾子正確地座于內(nèi)外圈的圓錐表面上；d、擰松調(diào)整螺母約1/5轉(zhuǎn)，使螺母上的止動(dòng)銷與鎖環(huán)上的鄰近孔相重合，此時(shí)輪轂應(yīng)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)并無(wú)明顯搖擺，然后裝上鎖緊墊圈，擰緊最緊；e、把車輪安裝到位后，用螺母把它擰緊。要特別注意外輪螺母的正確安裝，要注意球面（或錐面）往里裝。
b、前輪的裝配大致與前輪相同，步驟基本相同：a、依分解的相反順序裝復(fù)，并進(jìn)行調(diào)整。左右輪轂不可裝反，拆裝輪轂時(shí)要保持平順，以免損傷油封刃口安裝剛剛拆卸下來(lái)的車輪及其個(gè)零部件；b、調(diào)整時(shí)，先將調(diào)整螺母擰緊直至開(kāi)始將輪轂剎車為止，同時(shí)將輪轂想前后兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便是軸承滾子正確地座于內(nèi)外圈的圓錐表面上；c、使螺母上的止動(dòng)銷與鎖環(huán)上的鄰近孔相重合，此時(shí)輪轂應(yīng)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)并無(wú)明顯搖擺，然后裝上鎖緊墊圈，擰緊最緊；d、把車輪安裝到位后，用螺母把它擰緊。要特別注意外輪螺母的正確安裝，要注意球面（或錐面）往里裝。
3、注意事項(xiàng)：
a、在拆卸汽車車輪的時(shí)候，固定車輪的螺母是按車前進(jìn)方向進(jìn)行旋緊的，松開(kāi)螺母的時(shí)候要注意旋螺母的方向，這樣設(shè)計(jì)作用是能使車輪在行進(jìn)的時(shí)候使得螺母能擰得更加緊。
b、在拆的時(shí)候要記清楚每個(gè)零件的位置和對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行記號(hào)，以便以后的裝配。在安裝時(shí)，要按先后次序依次安裝上去，要按先拆后裝，后拆先裝。在安裝軸承的時(shí)候要注意其方向，內(nèi)外軸承要相對(duì)。要注意各個(gè)零件要相互配合。
c、在安裝螺母的時(shí)候要注意有球面的一端往車軸方向安裝。
d、在拆卸和安裝的時(shí)候要注意安全，不要使蠻力！要懂得規(guī)律性，技巧性地拆裝，不同零件要用不同或特殊的零件進(jìn)行拆裝。
變速器的拆裝
變速器拆裝是了解變速器操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和觀察變速器的安裝位置以及與發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)結(jié)關(guān)系。掌握鎖銷式慣性同步器的工作原理，了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
本組實(shí)習(xí)對(duì)象是一個(gè)豐田汽車的五擋變速器，其拆裝的過(guò)程如下：
1、拆卸：
a、將變速桿置于空擋位置，拆下變速器蓋固定螺栓，取下變速器總成。
b、旋下手制動(dòng)鼓的固定螺栓，卸下制動(dòng)鼓。擰下第二軸凸緣固定螺母（同時(shí)掛上兩個(gè)檔位，防止第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)），拔下第二軸凸緣，旋下手制動(dòng)底板固定螺栓，取下手制動(dòng)總成。
c、旋下后蓋的固定螺栓，取下后油封，拆下偏心套固定螺栓，抽出帶速度表從動(dòng)齒輪的偏心套，拆下第二軸上的速度表主動(dòng)齒輪。
d、旋下軸承蓋固定螺栓，取下軸承蓋。用專用工具拔出第一軸。取下軸承的內(nèi)外卡環(huán)，壓{拉}出軸承。
拆開(kāi)變速器后，了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握其運(yùn)作原理。通過(guò)自主測(cè)試，探討其檔位以及傳動(dòng)比，并測(cè)試出傳動(dòng)比的準(zhǔn)確數(shù)值。根據(jù)測(cè)試，本組實(shí)驗(yàn)所用的豐田變速器的傳動(dòng)比分別為：一檔為3.5：1，二檔為2:1,三檔為1.5：1四檔為1：1，倒檔為-4：1。
了解傳動(dòng)比后，分別觀察不同檔位間的傳輸路徑，從而獲知檔位不同而傳動(dòng)比不同的原因所在。是要撥動(dòng)變速桿，從而能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。
2、裝配：
a、安裝剛剛拆卸下來(lái)的總成、軸承蓋及其個(gè)零部件，按先后次序依次安裝上去，要按先拆后裝，后拆先裝。
b、在安裝手制動(dòng)器的時(shí)候要注意其與變檔叉桿的配合。
c、把變速器安裝好后，調(diào)試一其變檔的操作。能正常變檔則為安裝完畢。
3、注意事項(xiàng)：
a、在拆卸變速器前和拆卸時(shí)要觀察變速器的機(jī)構(gòu)和工作原理，注意拆卸零件時(shí)零件的放置,拆裝順序和拆裝方法；
b、嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范、操作工藝要求進(jìn)行拆裝；
c、在拆裝機(jī)件時(shí)，應(yīng)弄清是否可拆部位，不能強(qiáng)行拆卸，要注意安全，不要使蠻力！要懂得規(guī)律性，技巧性地拆裝，不同零件要用不同或特殊的零件進(jìn)行拆裝。
四、心得體會(huì)
兩天的汽車拆裝實(shí)習(xí)過(guò)得好快！學(xué)到的東西也是很多：
1、過(guò)這次實(shí)習(xí)，使自己對(duì)機(jī)械性操作又有了新的認(rèn)識(shí)。通過(guò)自己的親自動(dòng)手發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，通過(guò)思考聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)了思維的同時(shí)，還讓我學(xué)習(xí)到了很多書本上沒(méi)有的知識(shí)，懂得了在書上學(xué)到的只是該怎么更好地應(yīng)用到實(shí)際的生活生產(chǎn)當(dāng)中。
2、這次拆裝實(shí)習(xí)不僅把理論和實(shí)踐緊密的結(jié)合起來(lái)，而且還加深了對(duì)汽車組成、結(jié)構(gòu)、部件的工作原理的了解，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車輪這些基礎(chǔ)的都有了印象較為深刻的認(rèn)識(shí)，初步可以分辨到發(fā)動(dòng)機(jī)的種類，如直列還是v型、檔位數(shù)、傳動(dòng)比等等，這對(duì)日后學(xué)習(xí)到專業(yè)機(jī)械課程將會(huì)有很大的幫助。
3、在實(shí)習(xí)期間，自己的動(dòng)手能力提高了。雖然在實(shí)習(xí)中經(jīng)常遇到很多的問(wèn)題，但是通過(guò)自己和同學(xué)們的探索，還有在老師的幫助下，這些問(wèn)題都得到了很好的解決。這讓我在這次實(shí)習(xí)不僅僅學(xué)習(xí)到了知識(shí)，而且提高了與同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、默契。
4、通過(guò)這次拆裝，初步掌握了拆裝的基本要求和一般的工藝線路，對(duì)生產(chǎn)與車間的操作有了一定程度上的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也加深了對(duì)各種各樣的操作工具的使用和了解，這對(duì)日后的學(xué)習(xí)、工作都會(huì)有很大的幫助。
學(xué)到的東西當(dāng)然還是有很多的，對(duì)與機(jī)械的認(rèn)識(shí)，我還在于一個(gè)初步的階段，過(guò)程中我也認(rèn)識(shí)到自己還有很多的知識(shí)是不懂得，這還需要自己更加努力地去學(xué)習(xí)、了解這方面的知識(shí)。其中的路徑，像通過(guò)這一次難得的裝實(shí)習(xí)，便是最好的方式。通過(guò)這次實(shí)習(xí)，我知道，我還需要更多的機(jī)會(huì)去實(shí)習(xí)，還需要自己更加努力的學(xué)習(xí)。
第2篇 動(dòng)車輪軌磨耗動(dòng)力學(xué)研究實(shí)習(xí)報(bào)告范文
動(dòng)車輪軌磨耗動(dòng)力學(xué)研究實(shí)習(xí)報(bào)告
引言
隨著首列國(guó)產(chǎn)時(shí)速300公里“和諧號(hào)”動(dòng)車組的問(wèn)世，我國(guó)開(kāi)始在高速鐵路行業(yè)飛速發(fā)展。列車運(yùn)行速度的提高給人們生活帶來(lái)便捷的同時(shí)，也加強(qiáng)了輪軌間的相互作用力，導(dǎo)致輪軌磨耗加劇。輪軌磨耗對(duì)輪對(duì)最直接的影響是車輪不圓、輪徑產(chǎn)生偏差和踏面外形發(fā)生改變。踏面外形改變必將伴隨名義滾動(dòng)圓半徑和等效錐度的變化，這些變化都將直接反映到輪軌接觸幾何關(guān)系上，導(dǎo)致車輛動(dòng)力學(xué)性能惡化，從而影響車輛的穩(wěn)定性、乘坐舒適性和行車安全性。
1 簡(jiǎn)述機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)
機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)性能包括運(yùn)行蛇行失穩(wěn)、運(yùn)行平穩(wěn)性、振動(dòng)沖擊、輪軌相互作用力等。研究機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)是一項(xiàng)艱難的任務(wù)。在直線軌道以較低速度運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生滾擺問(wèn)題，速度較高時(shí)，可能出現(xiàn)激烈的蛇行或浮沉振動(dòng)。當(dāng)本文由實(shí)習(xí)報(bào)告收集整理通過(guò)曲線時(shí)，車輪可能爬行，產(chǎn)生過(guò)大橫向力，造成鋼軌外翻。在編組場(chǎng)，由于車輛碰撞可能造成貨物損壞?？缇€運(yùn)行時(shí)，貨物可能因車輛過(guò)激振動(dòng)而損壞。此外，整個(gè)列車可能在水平或垂直方向鼓脹。在不同操縱條件下可能產(chǎn)生很大的牽引桿力而使列車分離。
2 動(dòng)車組動(dòng)力模型建立
目前，鐵路行業(yè)大多采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件simpack對(duì)動(dòng)車組車型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，研究分析踏面磨耗和輪徑差變化對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響趨勢(shì)，特別是對(duì)動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、運(yùn)行平穩(wěn)性和曲線通過(guò)的影響。
應(yīng)用simpack的wheefrail模塊，建立列車系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)模型。列車的模型如圖1所示。列車模型中，車體、構(gòu)架、輪對(duì)等的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等屬性通過(guò)body來(lái)定義，所有零部件之間的運(yùn)動(dòng)連接形式用鉸接joint和約束constraint來(lái)定義，同時(shí)定義各個(gè)零件的自由度。轉(zhuǎn)向架上的彈簧、減振器、橫向止擋等以力元件force的形式來(lái)定義，其中橫向止擋的非線性特性通過(guò)函數(shù)來(lái)定義，并在力的設(shè)置中引用?？諝鈴椈墒芰?二系懸掛力)是通過(guò)控制模塊來(lái)定義的。
圖1 simpack車輛動(dòng)力學(xué)模型
3 車輪磨耗
3.1車輪踏面
目前各國(guó)使用的車輪踏面按外形可以歸結(jié)為三種:圓柱形踏面、錐形踏面和凹形踏面(圓弧形踏面、磨耗型踏面)。其中，磨耗型踏面被廣泛應(yīng)用，它是在研究、改進(jìn)錐形踏面的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。各國(guó)車輛運(yùn)行情況證明，錐形踏面車輪的初始形狀，運(yùn)行中將很快磨耗，但當(dāng)磨耗成一定形狀后(與鋼軌匹配)，輪軌表面外形逐漸磨合并且冷壓硬化，車輪與鋼軌的磨耗都變得很緩慢，其磨耗后的形狀將相對(duì)穩(wěn)定。實(shí)踐證明，把車輪踏面一開(kāi)始就做成類似磨耗后的穩(wěn)定形狀，即磨耗型踏面，可明顯減少輪與軌的磨耗、減少車輪磨耗過(guò)限后修復(fù)成原形時(shí)漩切掉的材料、延長(zhǎng)了使用壽命，減少了換論、漩輪的檢修工作量。磨耗型踏面可減小輪軌接觸應(yīng)力，既能保證車輛直線運(yùn)行的穩(wěn)定，又有利于曲線通過(guò)。
3.2 輪徑差
理想的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向架的4個(gè)車輪的直徑應(yīng)該是完全相等的，但是由于各種因素的影響，轉(zhuǎn)向架4個(gè)車輪的滾動(dòng)圓直徑往往不相等，存在輪徑差。輪徑差的表現(xiàn)形式可能有無(wú)數(shù)種情形，但他們都可以通過(guò)圖2的轉(zhuǎn)向架的4種最典型的輪徑差形式組合得到。
圖2 轉(zhuǎn)向架輪徑差
由于輪徑差的存在會(huì)改變輪對(duì)的對(duì)中平衡位置，進(jìn)而改變輪軌接觸關(guān)系，影響車輛系統(tǒng)穩(wěn)定性。具有輪徑差的輪對(duì)等效純滾線偏離軌道中心線的距離與輪徑差和踏面等效錐度有關(guān):輪徑差越大，等效純滾線偏離軌道中心線的距離越大;踏面等效錐度越大，等效純滾線偏離軌道中心線的距離越小。車輪踏面等效錐度越小,車輛的臨界速度越高.
車輪踏面等效錐度的計(jì)算公式為
(1)
式中:dl和dr分別為左輪和右輪的滾動(dòng)圓直徑;yw和λe分別為輪對(duì)的橫
向位移和等效踏面錐度。
令輪對(duì)徑差dd=dl-dr，則可得到具有輪徑差的輪對(duì)的等效純滾線偏離軌道中心線的距離為
(2)
3 踏面磨耗對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響
3.1 對(duì)車輛穩(wěn)定性的影響
踏面外形變化和輪徑差改變都會(huì)導(dǎo)致輪軌接觸幾何關(guān)系的非線性增強(qiáng)及等效錐度的增大,最終影響車輛非線性臨界速度。隨磨耗工況的加劇,車輛的非線性臨界速度一直呈明顯下降趨勢(shì),非線性臨界速度的急劇下降,嚴(yán)重影響著運(yùn)行車輛的穩(wěn)定性。一旦車輛的實(shí)際運(yùn)行速度接近非
第3篇 動(dòng)車輪軌磨耗動(dòng)力學(xué)研究實(shí)習(xí)報(bào)告
引言
隨著首列國(guó)產(chǎn)時(shí)速300公里“和諧號(hào)”動(dòng)車組的問(wèn)世，我國(guó)開(kāi)始在高速鐵路行業(yè)飛速發(fā)展。列車運(yùn)行速度的提高給人們生活帶來(lái)便捷的同時(shí)，也加強(qiáng)了輪軌間的相互作用力，導(dǎo)致輪軌磨耗加劇。輪軌磨耗對(duì)輪對(duì)最直接的影響是車輪不圓、輪徑產(chǎn)生偏差和踏面外形發(fā)生改變。踏面外形改變必將伴隨名義滾動(dòng)圓半徑和等效錐度的變化，這些變化都將直接反映到輪軌接觸幾何關(guān)系上，導(dǎo)致車輛動(dòng)力學(xué)性能惡化，從而影響車輛的穩(wěn)定性、乘坐舒適性和行車安全性。
1 簡(jiǎn)述機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)
機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)性能包括運(yùn)行蛇行失穩(wěn)、運(yùn)行平穩(wěn)性、振動(dòng)沖擊、輪軌相互作用力等。研究機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)是一項(xiàng)艱難的任務(wù)。在直線軌道以較低速度運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生滾擺問(wèn)題，速度較高時(shí)，可能出現(xiàn)激烈的蛇行或浮沉振動(dòng)。當(dāng)通過(guò)曲線時(shí)，車輪可能爬行，產(chǎn)生過(guò)大橫向力，造成鋼軌外翻。在編組場(chǎng)，由于車輛碰撞可能造成貨物損壞?？缇€運(yùn)行時(shí)，貨物可能因車輛過(guò)激振動(dòng)而損壞。此外，整個(gè)列車可能在水平或垂直方向鼓脹。在不同操縱條件下可能產(chǎn)生很大的牽引桿力而使列車分離。
2 動(dòng)車組動(dòng)力模型建立
目前，鐵路行業(yè)大多采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件simpack對(duì)動(dòng)車組車型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，研究分析踏面磨耗和輪徑差變化對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響趨勢(shì)，特別是對(duì)動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、運(yùn)行平穩(wěn)性和曲線通過(guò)的影響。
應(yīng)用simpack的wheefrail模塊，建立列車系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)模型。列車的模型如圖1所示。列車模型中，車體、構(gòu)架、輪對(duì)等的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等屬性通過(guò)body來(lái)定義，所有零部件之間的運(yùn)動(dòng)連接形式用鉸接joint和約束constraint來(lái)定義，同時(shí)定義各個(gè)零件的自由度。轉(zhuǎn)向架上的彈簧、減振器、橫向止擋等以力元件force的形式來(lái)定義，其中橫向止擋的非線性特性通過(guò)函數(shù)來(lái)定義，并在力的設(shè)置中引用?？諝鈴椈墒芰?二系懸掛力)是通過(guò)控制模塊來(lái)定義的。
圖1 simpack車輛動(dòng)力學(xué)模型
3 車輪磨耗
3.1車輪踏面
目前各國(guó)使用的車輪踏面按外形可以歸結(jié)為三種:圓柱形踏面、錐形踏面和凹形踏面(圓弧形踏面、磨耗型踏面)。其中，磨耗型踏面被廣泛應(yīng)用，它是在研究、改進(jìn)錐形踏面的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。各國(guó)車輛運(yùn)行情況證明，錐形踏面車輪的初始形狀，運(yùn)行中將很快磨耗，但當(dāng)磨耗成一定形狀后(與鋼軌匹配)，輪軌表面外形逐漸磨合并且冷壓硬化，車輪與鋼軌的磨耗都變得很緩慢，其磨耗后的形狀將相對(duì)穩(wěn)定。實(shí)踐證明，把車輪踏面一開(kāi)始就做成類似磨耗后的穩(wěn)定形狀，即磨耗型踏面，可明顯減少輪與軌的磨耗、減少車輪磨耗過(guò)限后修復(fù)成原形時(shí)漩切掉的材料、延長(zhǎng)了使用壽命，減少了換論、漩輪的檢修工作量。磨耗型踏面可減小輪軌接觸應(yīng)力，既能保證車輛直線運(yùn)行的穩(wěn)定，又有利于曲線通過(guò)。
3.2 輪徑差
理想的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向架的4個(gè)車輪的直徑應(yīng)該是完全相等的，但是由于各種因素的影響，轉(zhuǎn)向架4個(gè)車輪的滾動(dòng)圓直徑往往不相等，存在輪徑差。輪徑差的表現(xiàn)形式可能有無(wú)數(shù)種情形，但他們都可以通過(guò)圖2的轉(zhuǎn)向架的4種最典型的輪徑差形式組合得到。
圖2 轉(zhuǎn)向架輪徑差
由于輪徑差的存在會(huì)改變輪對(duì)的對(duì)中平衡位置，進(jìn)而改變輪軌接觸關(guān)系，影響車輛系統(tǒng)穩(wěn)定性。具有輪徑差的輪對(duì)等效純滾線偏離軌道中心線的距離與輪徑差和踏面等效錐度有關(guān):輪徑差越大，等效純滾線偏離軌道中心線的距離越大;踏面等效錐度越大，等效純滾線偏離軌道中心線的距離越小。車輪踏面等效錐度越小,車輛的臨界速度越高.
車輪踏面等效錐度的計(jì)算公式為
(1)
式中:dl和dr分別為左輪和右輪的滾動(dòng)圓直徑;yw和λe分別為輪對(duì)的橫
向位移和等效踏面錐度。
令輪對(duì)徑差dd=dl-dr，則可得到具有輪徑差的輪對(duì)的等效純滾線偏離軌道中心線的距離為
(2)
3 踏面磨耗對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響
3.1 對(duì)車輛穩(wěn)定性的影響
踏面外形變化和輪徑差改變都會(huì)導(dǎo)致輪軌接觸幾何關(guān)系的非線性增強(qiáng)及等效錐度的增大,最終影響車輛非線性臨界速度。隨磨耗工況的加劇,車輛的非線性臨界速度一直呈明顯下降趨勢(shì),非線性臨界速度的急劇下降,嚴(yán)重影響著運(yùn)行車輛的穩(wěn)定性。一旦車輛的實(shí)際運(yùn)行速度接近非線性臨界速度,車輛將處于蛇行失穩(wěn)的狀態(tài),這對(duì)于車輛運(yùn)行而言是絕對(duì)不允許發(fā)生的。
3.2 對(duì)車輛平穩(wěn)性的影響
車輪磨耗后,車輛的橫向平穩(wěn)性指標(biāo)明顯增大,即平穩(wěn)性由優(yōu)良轉(zhuǎn)至合格邊界狀態(tài)。垂向平穩(wěn)性指標(biāo)也有所增加,但變化不大。這僅是在假設(shè)踏面磨耗后未出現(xiàn)車輪不圓的狀況。一旦車輪在磨耗過(guò)程中出現(xiàn)了不圓度,動(dòng)車組的垂向平穩(wěn)性性能將急劇下降。導(dǎo)致車輛橫向平穩(wěn)性性能下降的原因,主要是輪軌在磨耗后,輪對(duì)利用踏面進(jìn)行橫移和搖頭位置的調(diào)整,輪軌接觸位置發(fā)生變化。這一方面造成等效錐度增大,同時(shí)也造成一側(cè)的輪緣間隙減小。在軌道激勵(lì)作用下,增強(qiáng)輪軌橫向動(dòng)作用力,則增大了輪對(duì)的橫向振動(dòng)。反映到車體上,則導(dǎo)致橫向平穩(wěn)性指標(biāo)變化,最終影響乘客的乘坐舒適度。當(dāng)然,隨著工況惡劣程度的加劇,平穩(wěn)性指標(biāo)還將惡化,這是必須制止的。
3.3 對(duì)車輛曲線通過(guò)性能的影響
輪軌滾動(dòng)接觸縱向蠕滑率主要由滾動(dòng)圓半徑差決定。半徑差越大,輪對(duì)偏離軌道中心時(shí)縱向蠕滑率越大,縱向蠕滑力也越大。車輛通過(guò)曲線時(shí)的離心力使輪對(duì)貼近外軌,輪對(duì)等效錐度的存在使外軌側(cè)車輪的滾動(dòng)圓半徑大于內(nèi)軌側(cè)車輪,使外軌側(cè)車輪滾動(dòng)通過(guò)曲線的弧長(zhǎng)較大,故較大的輪對(duì)滾動(dòng)圓半徑差有利于曲線通過(guò)。如果曲線外軌超高過(guò)小,由于未平衡離心力較大,未平衡離心力可能使輪對(duì)靠向曲線外軌,造成輪對(duì)滾動(dòng)圓半徑差過(guò)大,外側(cè)車輪滾動(dòng)圓半徑過(guò)大、內(nèi)側(cè)過(guò)小,外側(cè)車輪滾過(guò)的弧長(zhǎng)大于內(nèi)側(cè),這使輪對(duì)沿曲線滾動(dòng)的過(guò)程中逐漸靠近曲線內(nèi)側(cè),又導(dǎo)致內(nèi)軌側(cè)車輪滾動(dòng)圓半徑隨之增大,而外側(cè)車輪滾動(dòng)圓半徑隨之減小,則輪對(duì)在滾動(dòng)過(guò)程中再次靠近曲線外軌。這樣的反復(fù)過(guò)程,可導(dǎo)致曲線蛇行。相反,曲線外軌超高過(guò)大時(shí),由于重力作用可能使輪對(duì)靠近曲線內(nèi)軌,外側(cè)車輪滾動(dòng)圓半徑可能太小,而內(nèi)側(cè)太大,輪對(duì)沿曲線滾動(dòng)過(guò)程中逐漸靠近曲線外軌,內(nèi)側(cè)車輪的滾動(dòng)半徑隨之減小而外側(cè)車輪滾動(dòng)半徑隨之增大。當(dāng)外側(cè)車輪滾動(dòng)半徑超出內(nèi)側(cè)車輪滾動(dòng)半徑一定值時(shí),與重力共同作用下,輪對(duì)在滾動(dòng)過(guò)程中再次靠近內(nèi)軌,這樣的反復(fù)過(guò)程也會(huì)導(dǎo)致曲線蛇行。因此，盡管輪對(duì)滾動(dòng)圓半徑差越大曲線通過(guò)性能越好,但在曲線外軌超高不足情況下,過(guò)大的半徑差會(huì)導(dǎo)致輪對(duì)在通過(guò)曲線時(shí)發(fā)生蛇行運(yùn)動(dòng);在設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的允許超高情況下,通過(guò)曲線時(shí)未發(fā)生輪對(duì)蛇行現(xiàn)象。
