CN103084977A - 铁路货车轮对压装力的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路货车轮对压装力的控制方法，包括以下步骤：通过公式F＝f+kσL确定轮对压装力F对应的车轴表面残余应力在压装方向上的分力σL；根据车轴磨削表层残余应力σL与磨削用量之间的关系，即σL=-148.8+17.8X1+70.0X2+7.2X3+26.7X1X2+23.1X1X3-28.9X2X3+58.6X1 2-44.3X2 2+1.6X3 2。本发明从车轴残余应力的产生机理以及残余应力在轮对压装过程中的应力状态来分析车轴表面残余应力对轮对压装曲线合格率的影响，通过控制车轴加工纵向进给量参数fa，以适应和克服车轴表面残余应力对压装的负面影响，提高了轮对压装合格率。

Description

铁路货车轮对压装力的控制方法
技术领域
本发明属于铁路货车轮装配技术领域，特别涉及一种铁路货车轮对压装力的控制方法。
背景技术
目前，国内各铁路货车造修厂轮对压装基本上都采用基轴制加工选配组装工艺，压装过程中考虑了压装过盈量、圆柱度、粗糙度等参数对压装曲线的影响。但是，在压装过盈量、圆柱度、粗糙度等参数都符合技术要求的情况下，仍然会出现压装曲线不合格的现象，而且压装不合格的原因多为压装吨小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路货车轮对压装力的控制方法，以提高铁路货车轮对压装的压装合格率。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种铁路货车轮对压装力的控制方法的技术方案，包括：
通过公式F＝f+kσL确定轮对压装力F对应的车轴表面残余应力在压装方向上的分力σL，其中，所述f为摩擦力，所述k为线性系数，所述f，k是通过压装实验得出，所述轮对压装力F是从轮对压装力标准表中查找得出；
根据所述分力σL与磨削用量之间的关系，即σL=-148.8+17.8X1+70.0X2+7.2X3+26.7X1X2+23.1X1X3-28.9X2X3+58.6X1 2-44.3X2 2+1.6X3 2，计算出所述分力σL对应的纵向进给量X1，其中，X1为工件的纵向进给量，X2为给定的磨削深度，X3为给定的横向进给量。
进一步地，该方法还包括：确定所述分力σL与轮对压装力之间的线性关系，即公式F＝f+kσL。
进一步地，该方法还包括：对所述分力σL与轮对压装力之间的线性关系进行验证。
进一步地，所述验证包括：采用压痕应变法进行残余应力测试，得出所述分力σL；将所述分力σL与车轴进行轮对压装时所需的压装力数值代入公式中进行验证。
进一步地，所述压痕应变法包括：在测试的每根车轴上所标记的左、右两侧轮座部位中间位置处每隔90度方面粘帖一个双向应变花；然后在被测部位制造压痕，采用应变采集器采集应变变化得出的残余应力的值。
进一步地，该方法还包括从轮对压装力标准表中可查得压装力允许范围；
结合轮轴过盈量的波动、刷油质量以及轮轴加工表面质量因素从所述压装力允许范围里选取最佳压装力。
进一步地，所述压装力允许范围为718KN～1232KN；所述最佳压装力为1000KN。
进一步地，根据所述工件的纵向进给量进行实际加工。
本发明从车轴残余应力的产生机理以及残余应力在轮对压装过程中的应力状态来分析车轴表面残余应力对轮对压装曲线合格率的影响，通过控制车轴加工纵向进给量参数fa，以适应和克服车轴表面残余应力对压装的负面影响，提高了轮对压装合格率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明实施例所述车轴表面残余应力测试示意图，其中双向应变花3处于透视状态。
图2为本发明实施例所述车轴表面残余应力对轮对压装质量影响的机理示意图。
图3为本发明实施例提供的压装试验结果示意图一；
图4为本发明实施例提供的压装试验结果示意图二；
图5为本发明实施例提供的压装试验结果示意图三；
图6为本发明实施例提供的压装试验结果示意图四。
具体实施方式
发明人通过长时间观察发现，车轴表面残余应力是影响轮对压装曲线的重要因素之一。在研究车轴表面残余应力与轮对压装力关系的基础上，如图1所示，发明人通过理论分析提出车轴表面残余应力与轮对压装力在一定范围（即车轴压装面受力未超过材料的屈服强度时）内成线性关系，即：在轮对压装过程中，压装力的大小表现为摩擦力与表面残余应力的综合作用，即F＝f+kσL，其中F为轮对压装过程中的压装力，f为摩擦力，σL为车轴表面残余应力在压装方向上的分力，σF为车轴表面残余应力在压装垂直方向上的分力，k为线性系数，由于σF不对压装方向施加影响，故不考虑σF，将σL视为车轴表面残余应力。
为了验证上述结果的可靠性，发明人采用压痕应变法进行残余应力测试，测试具体方法为：如图2所示，在测试的每根轴上所标记的左、右两侧轮座部位中间位置处每隔90度方面粘帖一个双向应变花，共1、2、3、4四个双向应变花。其中，双向应变花2、4上下相对，双向应变花1、3左右相对，然后在被测部位经过压痕制造系统制造压痕，利用应变采集器采集到的应变变化来得出残余应力的值。然后将该车轴进行轮对压装试验，试验结果跟上述理论分析一致。
下面举例对试验验证的过程进行说明一下：
如挑选两根车轴在左右端挑选不同点进行残余应力测试，测试数据见下表：
Figure BDA00002647169400041
然后将以上两个车轴进行轮对压装试验，压装结果见图3-图6所示，从压装结果中可知压装力的大小，然后将压装力与残余应力值代入公式验证，结果一致。
基于上述理论分析，本发明实施例提出的铁路货车轮对压装力的控制方法，包括以下步骤：
步骤a、在公式F＝f+kσL中，从轮对压装力标准表中确定合格压装力F的范围（并可从合格压装力F的范围，结合引起吨小或降吨的因素确定最佳压装力F），摩擦力f、线形系数k值通过试验确定，则得到压装力F对应的车轴表面残余应力在压装方向上的分力σL；例如，通过查询轮对压装压装力范围可知，压装力允许范围是718KN～1232KN。通过对现场轮对压装数据收集统计，现场85％以上的轮对压装不合格曲线为吨小或降吨（即实际压装力小于合格范围允许的最小值），引起吨小或降吨的因素包括轮轴过盈量的波动、刷油质量以及轮轴加工表面质量等，为了减少由于上述因素引起的压装力波动导致出现吨小不合格现象，最佳压装力F控制为压装力标准表中合格压装力范围内的中间值，即控制最佳压装力为1000KN。
在公式F＝f+kσL中,摩擦力f通过试验可以得出，试验具体方法为:制作试样车轴，对车轴进行退火去应力处理，然后进行轮对压装试验，由于车轴此时已经无残余应力，轮对压装力就是用于克服摩擦力，即F＝f，因此此时通过压力表读出的压装力数值就是摩擦力的大小。
线性系数k也能够通过有限次试验得到。方法为：挑选若干不同残余应力的车轴进行轮对压装试验，读出不同残余应力车轴对应的轮对压装力的大小。并且，车轴的残余应力的具体数值可利用压痕应变法测出。将试验测得残余应力σL与压装力F代入公式F＝f+kσL，就可以得出线性系数k的值。多组测试可修正、校正k值。
步骤b、利用下列车轴磨削表层残余应力σL与磨削用量之间的关系：
σL=-148.8+17.8X1+70.0X2+7.2X3+26.7X1X2+23.1X1X3-28.9X2X3+58.6X1 2-44.3X2 2+1.6X3 2，其中，X1为工件的纵向进给量fa，X2为磨削深度ap，X3为横向进给量Vf；由于磨削深度ap、横向进给量Vf不影响车轴表面残余应力，视磨削深度和横向进给量为给定参考值，计算出车轴磨削表层残余应力σL对应的纵向进给量X1；
步骤c、将所述最佳纵向进给量运用于实际加工，在车轴磨削过程中通过调整纵向进给量最终达到提高轮对压装合格率的目的。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种铁路货车轮对压装力的控制方法，其特征在于，包括：
通过公式F＝f+kσL确定轮对压装力F对应的车轴表面残余应力在压装方向上的分力σL，其中，所述f为摩擦力，所述k为线性系数，所述f，k是通过压装实验得出，所述轮对压装力F是从轮对压装力标准表中查找得出；
根据所述分力σL与磨削用量之间的关系，即σL=-148.8+17.8X1+70.0X2+7.2X3+26.7X1X2+23.1X1X3-28.9X2X3+58.6X1 2-44.3X2 2+1.6X3 2，计算出所述分力σL对应的纵向进给量X1，其中，X1为工件的纵向进给量，X2为给定的磨削深度，X3为给定的横向进给量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述分力σL与轮对压装力之间的线性关系，即公式F＝f+kσL。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述分力σL与轮对压装力之间的线性关系进行验证。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述验证包括：
采用压痕应变法进行残余应力测试，得出所述分力σL；
将所述分力σL与车轴进行轮对压装时所需的压装力数值代入公式中进行验证。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述压痕应变法包括：
在测试的每根车轴上所标记的左、右两侧轮座部位中间位置处每隔90度方面粘帖一个双向应变花；
然后在被测部位制造压痕，采用应变采集器采集应变变化得出的残余应力的值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
从轮对压装力标准表中可查得压装力允许范围；
结合轮轴过盈量的波动、刷油质量以及轮轴加工表面质量因素从所述压装力允许范围里选取最佳压装力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压装力允许范围为718KN～1232KN；
所述最佳压装力为1000KN。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述工件的纵向进给量进行实际加工。
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