位置誤差

位置誤差根據其位置，可以分為以下三類：

定向誤差：平行度、垂直度和傾斜度。

定位誤差 ：位置度、同軸度和對稱度。

跳動：圓跳動、全跳動。

定義：是被測實際要素對一具有確定方向的理想要素的變動量，該理想要素的方向由基準確定。

意義：定向誤差值用定向最小包容區域（簡稱定向最小區域）的寬度或直徑表示。定向最小區域是指按理想要素的方向包容被測實際要素時，具有最小寬度或直徑的包容區域。理想要素首先要與基準平面保持所要求的方向，然後再按此方向來包容實際要素，所形成的最小包容區域，即定向最小區域。

定向公差具有如下特點：

1） 定向公差帶相對基準有確定的方向，而其位置往往是浮動的。

2） 定向公差帶具有綜合控制被測要素的方向和形狀的功能。

因此在保證功能要求的前提下，規定了定向公差的要素，一般不再規定形狀公差，只有需要對該要素的形狀有進一步要求時，則可同時給出形狀公差，但其公差數值應小於定向公差值。

定義：是被測實際要素對一具有確定位置的理想要素的變動量，該理想要素的位置由基準和理論正確尺寸來確定。

意義：定位誤差值用定位最小包容區域（簡稱定位最小區域）的寬度或直徑表示。定位最小區域是指以理想要素定位來包容被測實際要素時，具有最小寬度或直徑的包容區域。

定位公差帶的特點如下：

1） 定位公差相對於基準具有確定位置。其中，位置度公差帶的位置由理論正確尺寸確定，同軸度和對稱度的理論正確尺寸為零，圖上可省略不注。

2） 定位公差帶具有綜合控制被測要素位置、方向和形狀的功能。

在滿足使用要求的前提下，對被測要素給出定位公差後，通常對該要素不再給出定向公差和形狀公差。如果需要對方向和形狀有進一步要求時，則可另行給出定向或形狀公差，但其數值應小於定位公差值。

它可分為圓跳動和全跳動。

圓跳動：是指被測實際表面繞基準軸線作無軸向移動的迴轉時，在指定方向上指示器測得的最大讀數差。

全跳動：是指被測實際表面繞基準軸線無軸向移動的迴轉，同時指示器作平行或垂直於基準軸線的移動，在整個過程中指示器測得的最大讀數差。

跳動是某些形位誤差的綜合反映。 ^[1] 

位置誤差高效檢測方法：直接利用數據採集儀連接百分表測量法。

測量儀器：偏擺儀、百分表、數據採集儀。

測量原理：數據採集儀可從百分表中實時讀取數據，並進行位置誤差的計算與分析，可直接通過我們數據採集軟件的計算，測量定位誤差、定向誤差以及跳動誤差等位置誤差值。

系統優勢：

1）無需人工用肉眼去讀數，可以減少由於人工讀數產生的誤差；

2）無需人工去處理數據，數據採集儀會自動計算出各種位置誤差值。

3）測量結果報警，一旦測量誤差值大於公差值時，數據採集儀就會自動報警。 ^[1] 

重載鐵路是國際公認的鐵路貨運交通重要發展方向。近年來，各國通過增大軸重和擴大列車編組的方法來提高貨運能力。與此同時，制動條件下重載列車的縱向衝動明顯增大。在縱向衝擊力作用下，車鈎緩衝裝置在任何方向的偏差都可能對機車車輛運行品質產生較大的影響，危及行車安全。因此，機車的鈎緩系統已成為重載鐵路領域的研究熱點。A Nasr和S Mohammadi為研究長大列車縱向力在制動力存在滯後時的變化，建立了非線性遲滯特性緩衝器模型。 Colin Cole等提出了一種可以同時滿足衝擊工況與正常工況的非線性遲滯特性模型並採用一種新的曲線車鈎擺角計算方法，得到了列車曲線運行時脱軌係數的準靜態值。楊俊傑研究了“1 + 1”2萬t組合列車模式下機車鈎緩裝置的承載特性，並對結構參數進行了優化分析。陽光武通過建立機車與車輛連掛的幾何關係和機車車體的載荷方程，找出曲線通過時影響車鈎偏角、機車車體載荷與車輛運行安全性的主要因素。羅世輝等分析了HXD2型重載機車配備DFC-100型鈎緩裝置在縱向壓力作用下的機車動力學性能。許自強詳細地分析了多種鈎緩系統的穩鈎原理，並根據動力學仿真結果，為各類鈎緩裝置針對33 t軸重機車的適用性提出建議。張志超建立了重載機車扁銷鈎緩裝置的動力學分析模型，並研究了鈎尾與從板間的摩擦因數及它們相互接觸的圓弧半徑對鈎緩裝置受壓穩定性的影響車鈎箱位置誤差對機車動態性能影響分析。 ^[2] 

為方便後續分析，所有部件從前進方向開始編號，如圖5所示：

圖5中編號定義如下：

機車1A前車鈎為車鈎1；

機車1B後車鈎為車鈎4；

機車2A前車鈎為車鈎5；

機車2A第1個轉向架為轉向架5；

轉向架5第1個輪對為輪對9。

在廠線試驗以及後續計算分析中，機車1B與機車2A連接處是受擠壓的主要位置。因此，重點關注車鈎5、轉向架5以及輪對9的動態性能。

為保證列車勻速運行，消除列車運行速度變化對計算結果的影響，將方向相反，大小相等的車鈎力施加在列車前後兩端。施加的車鈎力如圖6所示。

由圖6可知，前5s車鈎牽引力逐漸增大，之後逐漸變為制動力，車鈎上施加最大制動力為500kN，與廠線實際測試結果較接近。列車在平直線路上行駛，速度為60km/h，軌道不平順採用美國五級譜，車鈎鈎尾與前從板摩擦面之間的摩擦因數為0.2，車鈎鈎尾及前從板是半徑分別為130和150mm的圓弧面，前後車鈎箱偏離中心線距離分別為D、-D。分別考察D取4、6、8和10 mm時，車鈎5的車鈎擺角、機車2A節車車體相對轉向架5的橫向錯位、輪對9的輪軸橫向力、脱軌係數以及輪重減載率的變化。 ^[2] 

圖7給出了車鈎的車鈎擺角時間歷程圖。

從圖7可以看出： 車鈎箱偏離中心線4與6mm時，制動後車鈎擺角較小，最大車鈎擺角分別為1.2°和3.3°； 車鈎箱偏離中心線8 mm時，制動後車鈎擺角較大，最大車鈎擺角約7. 9°； 車鈎箱偏離中心線10mm時，制動後車鈎擺角進一步增大，最大車鈎擺角約10.8°。

圖8為機車2A節車體相對轉向架5中心線橫向錯位的時間歷程圖。

由圖8可知，與車鈎擺角時間歷程圖相似，車鈎箱偏離中心線4與6mm時，制動時車體橫向錯位較小，最大錯位分別為20和27 mm； 車鈎箱偏離中心線8mm時，制動後車體錯位增大，最大約65mm； 車鈎箱偏離中心線10mm時，橫向錯位最大值約為72mm。

當車鈎箱偏離中心線4與6mm時，輪軸橫向力較小，分別為22與29kN； 當車鈎箱偏離距離增大到8與10mm時，輪軸橫向力分別增大到66和89kN，約為偏離中心線4mm時的3～4倍。

採用機車輪軸橫向力的安全限值為78kN，因此，當車鈎箱偏離中心線10 mm時，輪軸橫向力已超出安全限值； 當車鈎箱偏離中心線不超過9 mm時，輪軸橫向力滿足安全行車要求。 ^[2]