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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果起重机车轮磨损和摩擦噪音动力学分析及预防措施综述：实际生产中经常经常有用户反映，起重机运行时，会发出有规律的强烈响声，同时又发现车轮尤其是轮沿磨损较快，又检查不出原因，在这里从运动力学的角度分析产出噪音和快速磨损的原因是：车轮有车轮偏斜和滑移引起的。车轮运行70%80%的过程中，轮缘和轨道在相摩擦，由于轮缘磨损而产生噪音和使车轮报废，车轮轮缘快速磨损也就是车轮快速磨损报废的主要原因之一。据有关统计数字表明联盟：由于摩擦磨损轮缘一般寿命在1a左右，踏面寿命23a，
2、可见轮缘的磨损严重制约着车轮的整体寿命。增加轮缘的寿命，将显著增加车轮的整体使用寿命同时也将减少运行摩擦噪音。一、理论分析当车轮轴线与运行方向不垂直时偏斜一个角，车轮踏面与轨道顶面之间就会因滑动而产生动偏斜摩擦阻力，其方向与滑动的相对速度相反。该摩擦力在运行方向上的分量构成运行的附加阻力，与运行方向垂直的分量构成车轮的侧压力。这种车轮侧压力与其他原因产生的侧压力总和，由轮缘承受。此时，就会出现啃轨现象，导致轮缘磨损和摩擦噪音。图1为偏斜角为的车轮运行情况。车轮轴的速度就是起重机的运行速度，车轮接触点相对于起重机的速度zh，它在车轮的圆周方向，与之间的夹角为。车轮接触点的绝对速度为车轮与轨道间的
3、滑动速度，为前两者矢量和上式说明，车轮的偏斜角越大，滑动速度越大磨损越严重。理论上，只要有极微小的偏斜角，就会产生同样大小的侧压力P。当车轮或轨道的支撑部分刚性不足时，车轮有周期性弹动，发出周期性的强烈响声。当偏斜的车轮运行时，最初并不发生滑动，由于车架与轨道支撑结构的弹性，车轮可向侧方向弹性位移，侧压力随位移大小成正比增加。当增加到时开始滑动，使摩擦力骤然降为P，小于弹性恢复力，于是车轮弹回，并发出强烈响声。二、改善措施： 提高制造精度，提高设备使用维护技术。在设备制造过程中和服役期间要提高车轮组装和维护精度，特别是在更换车轮时，要调整好车轮水平直线度和垂直度，尽量减小角，减小侧压力，避免车
4、轮侧向摩擦和滑移；2.结构的改进在我国的起重机的大车车轮，在轮缘与踏面的过度处倒成圆角。在轨顶也有1个相应的圆角。根据使用经验，我国通常采用图2a所示结构。而近年来，国外产品中将过渡制成了图2b的形状，实际使用检验证明效果比较满意。在生产实际中，由于采用了这种新的结构形式，有效减缓了轮缘的磨损，增加了车轮的使用寿命。、轮缘的润滑在国外，使用轮缘润滑以及采用球磨铸铁材料的车轮相当普遍，其目的都是增加车轮和轨道之间的润滑性，由此减低车轮磨损和摩擦噪音，其润滑效果得到了一致认可。由于工作情况的相似性，本文提议轮缘润滑，鉴于起重机工作环境的特殊性，液体润滑并不适用，故采用固体粉末润滑。采用机械结构，可
5、靠性高，成本低，效果明显，并不会引起起重机结构大的改动。引入轮缘润滑后，减缓了轮缘磨耗延长轮轨使用寿命，降低噪声，减少能量损耗，操作安全清洁，而且不会向轨面扩散，不影响起动和制动。三、对结构改进的有限元分析在SolidWorks中，构建1个实体模型。根据实例，轮径取为620mm，设置轮压为550MPa，侧压力为82MPa，通过Simulation进行应力分布、应变及疲劳破坏等的分析。在轮缘与踏面过渡处的网格划分保证有2层1阶的网格单元，以确保实例分析的准确性。加载范围借鉴了德国的起重运输机械设计基础中压应力的计算及分布情况，采用分割线，对其进行局部加载分析，从而获得相应的结果。在实际设计中，采
6、用了较高的安全系数；在疲劳分析中，在受力、材料完全相同的情况下，新旧2种结构的对比并无太大的差异。在受力、材料完全相同的情况下，应力分布变化不大。采用新的结构形式，最大应力降低了%。各个范围的应力分布相差不多，总体上比原有结构整体上有所降低。四、结束语随着中国制造业的发展，中国的制造技术已经有了很大变化，采用新的技术，新的结构，更新自己的产品，已经成为企业的一项重要竞争手段。采用新的结构形式，引入轮缘润滑，可有效延长起重机大车车轮的寿命，节省资本。目前，虽然有的起重机已经采用水平导向轮而取代轮缘的车轮，但是带轮缘的车轮形式，依然是使用最广泛的。同时对于减少摩擦噪音，改善工作环境有明显好处.课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。
