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1、高等教育自学考试毕业设计 论文北京交通大学毕 业 设 计论文题 目：货车车轮主要故障分 析及对策姓 名：专 业：工作单位：职 务：准考证号：设计论文指导老师：发题日期：完成日期：毕业设计（论文）评议意见书誡车 车 货指导教师评阅意见日月年 评 绩 成答辩组意见日 月 年备 注毕业设计论文任务书毕业设计论文题目： 货车车轮主要故障分析及对策一 毕业设计论文内容随着科学技术的发展，货车的车速也得到相应的提高，速度的提高与 之向对应的车轮发生故障也就逐渐增加，车轮的故障直接威胁到运输途中 人的生命财产安全，车轮的质量与生命财产息息相关，本着人性化服务态 度的铁路，坚持把生命财产安全放在首要位置，也是
2、考验铁路运输的重要 指标。就此，本篇论文对货车车轮的故障进行分析和指出相应的对策。 二 基本要求全方位的概述货车车轮故障的原因， 以及对车轮的质量进行分析以及踏 面的原因也要进行系统的阐述和说明，并且要对其技术参数也要有具体的 总结和认识。三 重点研究的问题重点研究车轮故障的部位以及故障的原因，检测是否有关材质的因素， 以及踏面形状不同是否与故障率不同，还要总结第四种检查器的使用和检 测车轮踏面和轮辋的方法。四 主要技术指标要具体的、详细的总结各种车轮故障发生时车轮所得到的技术条件。比 方车轮直径、轮辋厚度、轮缘高度、踏面磨耗限度等等。五 其他需要说明的问题讨论技术发展条件下的车轮故障发生率和
3、对车轮的技术要求。下达任务日期 : 要求完成日期 :指导教师 :开题报告一、文献综述车轮：车轮是转向架的重要组成部分。用于和车轴进行压装，组成轮 对，具有足够的刚度和强度，在安全条件允许下，还应有一定的弹性。结构：车轮上与钢轨相接触的部分，即车轮的外圈，在整体轮上称为 轮辋，在轮箍轮上称轮箍。轮辋或轮箍上与钢轨相接触的外表称为踏面， 踏面一侧凸起的部分称为轮缘。轮缘位于钢轨的内侧，可防止轮对滚动脱 轨，并起导向作用。车轮上与车轴相结合的部分称为轮毂。轮毂与轮辋用 轮辐连接。轮辐可以是连续的圆盘，称为辐板；也可以是假设干沿半径方 向布置的柱体，称为辐条。车轮按结构可分为轮箍轮和整体轮两大类。轮箍
4、轮是将轮箍用热套装 法装在轮心上，镶入扣环而成。扣环可在轮箍和轮心配合松弛时防止轮箍 脱出，起安全止挡作用。整体轮是将轮箍与轮心上的轮辋合成一个整体。 此外，有些国家还采用在轮辋与辐板之间加入弹性元件的车轮。这种车轮 称为弹性车轮，通常只在地下铁道车辆上使用。受力情况：车轮在运用中与钢轨接触部分承受很大的压力和冲击力， 其接触外表产生弹性变形和很大的接触应力；在运行中，左右两轮不可防 止地以不同直径在钢轨上滚动，产生滑行和车轮磨耗；在制动时，车轮踏 面还受到闸瓦的剧烈磨损，并产生高温。所有这些，要求车轮踏面部分的 材质必须具有很高的强度、硬度和冲击韧性，并具有良好的耐磨性。压装 在车轴上的轮毂
5、主要承受弹性力，辐板或辐条只承受压力和弯曲力，这些 部分要求有较高的韧性。轮箍轮的轮箍和轮心，可以采用不同材质，因而 能够较好地满足上述要求。整体轮在踏面耐磨性方面不如轮箍轮，但其重 量较轻，费用较省，更重要的是轮箍不会松弛和崩裂。中国铁路目前在机 车上仍用轮箍轮，在客、货车辆上已全部使用整体辗钢轮。车轮直径：车轮直径以滚动圆与车轮内侧面平行并相距70 毫米的平 面与车轮踏面相交所成的圆处的直径为其公称值。中国铁路目前使用的 货车轮径为 840 毫米，客车轮径为 915 毫米，柴油机车轮径为 1050 毫米, 电力机车轮径为 1250 毫米。蒸汽机车各种车轮的直径因机型而异，动轮直 径通常在1
6、3702000毫米之间。车轮轮缘踏面外形：车轮径向截面上由轮缘和踏面形成的轮廓线车轮 轮缘和踏面外形的选择 , 不仅影响车轮的磨耗和使用寿命， 而且直接关系到 机车车辆的曲线通过性能和走行质量。轮缘使车轮能可靠地通过曲线和道 岔，不致脱轨。踏面呈圆锥形，在滚动圆附近锥度 1:10 。通过曲线时，外 侧车轮以靠近轮缘的较大直径在外轨上滚动，内侧车轮以较小直径在内轨 上滚动，这样，一方面使轮对随线路方向变化而起导向作用，同时内外轮 滚动距离的不同还可补偿内外轨长度之差的影响。在直线上运行时，如果 轮对偏离其在线路上的中心位置，则两轮滚动半径之差将使轮对向恢复其 中心位置的方向运动。 车轮外侧锥度为
7、 1:5 ，可加大轮对两轮滚动半径之差 , 使其易于通过小半径曲线。但圆锥形踏面同时也是产生机车车辆蛇形运动 和影响走行质量的根源。减小踏面锥度有助于抑制蛇行运动，但轮缘磨耗 显著加剧，旋轮周期和车轮使用寿命大为缩短。这种方法仅在一些高速客 运列车上采用。另一方面，车轮轮缘踏面外形在运行初期磨耗较快，以后 逐渐趋向稳定，磨耗减慢。旋修恢复后的外形仍不能保持很长时间，而且 金属切削量很大。因此，有些国家的铁路采用了一种接近于磨耗到达相对 稳定状态的轮对踏面外形，称为凹形踏面，又称磨耗形踏面。采用这种外 形不仅可减少车轮磨耗，延长旋修周期，而且由于改善了轮轨接触状态， 接触应力也可有所降低。二、定
8、题宗旨铁路货车车轮故障频繁发生 ,定题宗旨在于总结货车车轮故障原因以及进行分析和研究。三、研究方式根据我国国内现有货车车轮种类进行比照、分析、总结以及详细概述。四、论文进度进程记录序号论文内容日期完成情况%1确定论文设计题目领取设计说明书2调研搜集材料3论文初稿4初稿审核修改5定稿、编排、打印完成设计日期：年月日目录第一部分 车轮简介第二部分 车轮故障检测最常用的工具第四种检查器第三部分 铁道车辆车轮检测系统系统运行状况及才测量误差分析表达 .第四部分 轮对的主要故障分析与预防第五部分 铁路发展轮对的改良前景我国铁路正在实现跨越式大发展结束语参考文献第一部分 车轮简介1.1 车轮的发展概述19
9、88年1月正式颁布的我国第一个车轮产品标准 GB861 1988国家辗 钢车轮标准，把车轮分为A B两级，铁路货车出轮型号840B 840D 840E, 辗钢车轮为斜辐板形式，辐板上设有两个直径为45mm勺工艺孔，车轮材质为CL6Q 1984年以前铁轮货车辗钢车轮踏面一直采用锥形轮缘踏面外形， 该外形的缺点是轮缘磨耗比较严重，为了减轻轮缘磨耗，1984年研制了 LM型磨耗型轮缘踏面外形。1991年，研制了 S型辐板车轮，对车轮结构进行 了重大修改，强度高，耐热性能良好。1966年GB8610-1988辗钢车轮标准已经不能适应我国铁轮的发展对车轮使 用性能的要求，为此制定了适用于120km及以下
10、辗钢货车车轮的TB/T2817-1997铁道部行业标准，采用了 S型辐板取代了货车车轮斜辐板结构 形式，取消了辐板孔，轮辋厚度为 65mm型号HDS为了满足减轻簧下质 量的要求，设计了轮辋厚度为 50mm的S型辐板车轮，21t轴重的为HESA 型，这两种车轮于 2001 年投入运用。 1999年制定了 TB/T 1013-1999碳 素铸钢车轮技术条件，铸钢车轮材质为ZL-B，车轮型号为840HDZ根据 减轻车轮质量的要求；2000年8月，设计出新产品840HDZA型铸钢车轮； 2001年3月新型薄轮辋840JHDZB型铸钢车轮；2003年1月，设计了第一 种铸钢车轮为轴重25t的840HEZ
11、B型车轮；型设计了 840HDZC型薄轮辋铸 钢车轮。弹性车轮弹性车轮是在轮心 轮毂 与轮箍之间安装弹性元件-橡胶垫，与整体车轮相比，车轮在空间三维方向上的弹性比较柔软。这样的车轮称为弹性车轮。这种车轮的优点是：明显减少了车辆的簧下质量，减少了轮轨间的作用力，并切换和冲击的效果很好，提高了车辆的运行平稳性，改善了车轮与车轴的运用条件，减少轮轨 之间摩擦，减少了噪音。车轮的缺点：结构复杂，制造检修较难，并且会使车辆运 用阻力略有增加。轮箍轮轮箍轮又称带箍轮或有箍轮，如图 3-7 所示，有轮箍 6、轮心 8、和扣环 7 组 成。这中车轮就工作性质而言是比较合理的，轮箍轮采用平炉优质钢化学成分：C含
12、量为 0.05%-0.7%,Mn含量为 0.06%-0.9%, Si 含量为 0.15%-0.355,S 和 P 含量都不大于 0.005%压制而成。优点：他具有强度高，耐磨性好，辗钢轮辗钢轮又称辗钢整体轮,是有钢锭经加热碾轧而成,并经过淬火处理。辗钢轮 具有强度高、韧性好、自重轻、安全可靠的特点,运用中不会发生轮箍松动和崩裂 故障,适应重载和运行速度高德要求；并且维修费用低,轮缘磨耗过限后可堆焊, 踏面擦伤后可旋削等优点。 所以是我国铁路的主型车轮。 但是辗钢轮制造技术复杂, 设备投资大。铸造形式车轮铸钢车轮是有钢水在生产线上直接铸造成型。与辗钢轮相比省去了铸锭、截断 在加热等诸多程序,因而
13、具有生产工序少、劳动力消耗少、生产能耗低1.3 车轮结构设计车轮结构由车轮直径,轮辋、轮毂尺寸,轮毂辋距,辐板形状,车轮踏 面外形所决定。每个尺寸和每个部位形状都是有特殊意义的。车轮设计 时需要对尺寸和形状进行研究确定 。1.3.1 车轮直径车轮直径对其本身及整个货车都有较大影响。一方面车轮直径越大,货车重心越高,货车动力学性能越差。另一方面,增大车轮直径,可以降低轮轨的接触应力，降低车轮磨耗速率，增加车轮的热容量，提高踏面制动 热负荷的承受能力，因此直径大小应根据货车情况综合确定。但总的来说， 货车轴重越大，车轮直径应越大，以提高车轮的热容量和增加轮轨的接触 面积，减少踏面损伤和磨耗。另外，
14、车轮直径的取值还应注意规格的标准 化系列化问题，以利于车轮制造和检修。目前铁路货车车轮直径大多为 840mm,特殊铁路货车车轮直径为 915mm。1.3.2 轮辋轮辋宽度尺寸主要取决于轮轨的搭载量。当车轮对运行在曲线上时,外侧车轮轮缘靠近钢轨,内侧轮缘远离钢轨。只有内侧轮缘踏面在钢轨上的 搭载量足够,才能不使轮对脱轨。铁路技术管理规程规定,当曲线半径在 300m 以下时,轨距应加宽 15mm。因此最大规矩 1435+15+6=1456 mm轮对最小内侧距为 1354mm； 轮缘最小厚度为 23mm； 轮缘踏面外侧倒角 5mm； 钢轨头部圆弧半径 R13mm；钢轨内测磨耗 2mm； 轨枕弯曲、道
15、钉松动等引起轨距扩大 8mm； 重车时车轴微弯引起轮对内侧距减小 2mm； 轮轨安全搭载量 7mm 考虑。根据上述数据算得轮辋最小宽度应为120m m,考虑到货车过驼峰时实施的制动，车轮外侧面磨耗5mm,则轮辋最小宽度应为125mm。目前铁路 货车车轮轮辋宽度为 135140mm。轮辋厚度通常指新轮辋厚度。 对正常服役的车轮的判废依据是剩余轮辋厚度,新轮辋厚度与判废轮辋厚度之差为轮辋有效磨耗厚度。轮辋越厚,有效磨耗厚度就越大，但车轮自重也大。有效磨耗厚度越厚，车轮使用寿 命越长，新旧车轮直径差就越大。货车检修时， 为了满足货车之间悬挂要求， 经常需要在心盘旁撑等位置 增加调平垫板。如果新旧车轮直径差过大，所需增加的垫板厚度相应的厚 这样心盘螺栓越容易折断，同时也将增加检修工作量。轮辋质量占车轮质量较大的比例， 即轮辋质量在很大程度决定了车轮质 量。特别是铸钢车轮，由于浇铸工艺原因，轮辋质量越大，就要求辐板越 厚，车轮质量将更大。车轮质量为簧下质量，其质量的增加对轮轨垂向动 作用力有较大影响。为了提高轮辋硬度以提高使用寿命，生产中对车轮踏面进行淬火处理。 由于淬火工艺特性
