铁路轮对内距尺校准与调修

铁路轮对内距尺校准与调修

廖树江

广东省江门市质量计量监督检测所 广东江门 529000

摘要：铁路轮对内距尺属于铁路轮对日常测量中经常应用的计量器具，其对铁路安全运行起到了一定的保障作用。为全面提升铁路机车车辆轮对内距尺检定装置检定结果验证的可靠性，本文在明确内距尺特殊结构基础上，对铁路轮对内距尺校准与调修具体情况进行了深层分析。

关键词：铁路；轮内对距尺；校准；调修

前言

铁路轮对内距尺（以下简称内距尺），是测量铁路机车车辆轮对轮辋内侧距离，确保铁路机车车辆轮对内侧距与线路轨距保持相对稳定位置关系的重要铁路专用计量器具，其量值的准确性直接关系机车车辆生产和检修质量，进而影响行车安全。为了保证内距尺的量值准确可靠，需要结合实际情况对内距尺进行校准与调修。

1.内距尺基本结构

内距尺由活动测杆、限位钩、读数装置、紧固螺钉、尺身和固定测杆组成。内距尺结构如图1所示。

图1内距尺基本结构示意图

内距尺测量内距的操作十分方便，目前已经在轮对的制造、检修和检查过程中得到了广泛应用。现有标准内距尺按读数形式分为“刻线式轮对内距尺和数显式轮对内距尺”（见TB/T 1362－1996）。

2.铁路轮对内距尺校准与修理中遇到的主要问题

2.1刻线式内距尺示值误差大

随着运输设备的高速发展，轮对内距的要求也随之提高，而原有内距尺的结构型式、适用范围、技术性能和指标已不能涵盖轮对内距的技术要求，也不适应当前运输设备轮对型式多样性的现实。

造成该问题的成因：一是，估读误差。刻线式（现称标尺式）内距尺的读数装置采用零线对毫米刻线读数，这种读数装置分度值为1mm，，小数点后1位数字是估读数，不是有效数字，这种测量方法人为因素多，读数误差较大，不能满足内距尺检定规程最大允许误差±0.15mm的技术要求。

二是，视觉误差。游标标记面零刻线到活动测杆刻线面的距离过大，当读数方向出现歪斜时，读数误差将进一步增大。

三是，零位误差。内距尺在组装调试时，零线或者零位对齐的误差也会带到内距测量中来。

四是，测量误差。组合式内距尺用一段螺纹连接，结构刚性不足，弯曲绕度使内距测量值变大。

2.2内距尺测量力变动大

目前，内距尺产品标准中对测量力没有明确的要求，结果出现了不同的生产厂家测量力大小不一，对于测量力比较大的，不但影响测量摆动操作、测量准确性，而且造成测量头磨损加快，甚至出现在最远处测力几乎为零，测量头与测量面不能形成良好接触。

造成该问题的成因：一是，弹簧参数差异大。弹簧钢丝直径、螺距、弹簧直径、弹簧长度以及热处理方式都会影响测量力的大小。弹簧力过大就会使得内距尺测量摆动不自如，造成测量不顺畅。同时也容易使尺身、锁紧螺钉弯曲变形，从而影响内距尺的正常使用和读数准确性。弹力过小，会使活动测杆不能回到最远位置，导致误读。

二是，弹簧压缩比大。内距尺测量行程为20mm，用圆柱压缩弹簧复位，弹簧直径为10mm，钢丝直径为0.8mm，弹簧总长为50mm。弹簧压缩比大造成两难局面：当弹簧硬时，若初始压缩测量力合适，则最大压缩时测量力过大;当弹簧软时，若最大压缩测量力合适，则初始压缩时的测量力不足。

三是，弹簧热处理不当，主要是由于采用淬火造成硬度大，测量力增大。

2.3内距尺尺身变形大

内距尺的尺身变形大，导致读数误差大，测量重复性差。导致相关问题出现的原因主要有以下几点：一是，管材选择不合理。内距尺的尺身形状是属于细长杆件，刚性不足是变形大的重要原因。管径小，管壁薄的结构会造成弯曲变形，焊缝管和热轧管内应力大稳定性差，普通碳素钢管刚性比较小。二是，组合式内距尺的螺纹连接结构不合理。三是，钢材的供应状态及后期热处理选择不佳（消除应力、热处理等）。四是，连接接头的接触刚性差，公差配合、几何误差、表面结构设计不合理。

3.具体改进对策

3.1提高测量准确度相关技术，确保测量误差符合相关规定

第一，由于动车组轮对内侧距离的允许偏差提高到±1mm，为保证动车组轮对内侧距离的准确测量，提高内距尺分度值与铁路动车组检测标准匹配度。改进方案将零线部位改为分度值为0.1mm游标尺，使分度值缩小了十倍，测量时，确保读到小数点后1位数字是有效数字，提高了测量的准确性。

第二，控制游标片的安装平面，使其高出活动测杆标记平面0.1mm，并严格控制游标标记面梭边至底面的高度，使游标标记面梭边至主尺标记面的总距离不大于0.3mm，减少因读数方向不正造成的读数误差。

第三，采用开式可调游标结构，在装配检测时按内距尺实际值标定游标的零位（预置数），对示值误差进行补偿修正，以最大限度消除零位误差。

第四，增加组合式内距尺连接定心圆柱面，加大了接头的刚性，减少了弯曲绕度对内距的影响。

以上四点的技术改进为确保测量准确率提供了技术保证，使内距尺测量的示值误差达到检定规程的技术要求小于±0.15mm。

3.2合理内距尺测量力的确定，把测量力不良影响降至最低

内距尺的测量力是由推动活动测杆的压缩弹簧的推力产生的，此推力必须在全部行程内大于活动测杆在读数装置壳体中的静摩擦力和重力。压力不宜太大，过大的压力会造成测量时摆动困难，也会加快测量头的磨损，并且在测量完成撤离轮对时产生较大的冲击和震动。静摩擦力采用经验公式计算和力平衡法验证。在针对测量力变动过大这一问题时，可以从以下几点进行改进：

首先，测量力在全量程中不超过2 N～12 N作为制造内距尺的技术标准。

其次，加长弹簧总长，减少弹簧压缩比，减小全量程压力差。

最后，调整弹簧参数，选择合理的热处理工艺，将试验结果用图样、工艺文件确定下来。

3.3科学管理选材与结构，注重力学性能与硬度

第一，合理选择管材。选用优质冷拔无缝钢管，采用刚性较好的供应状态，如正火、调质等。

第二，验算管材力学性能。确保刚性引起长度尺寸变化处于允许值范围内。内距尺检定规程要求内距尺弯曲不大于 2mm。内距尺刚性的验算，内距尺的受力属于简支梁受一个管材重力的均布载荷和读数装置重力的集中载荷。要根据具体计算来确定其是否符合需求。

第三，改进组合式内距尺的连接结构，增加过度配合圆柱面定心，提高抗弯能力。

第四，严格连接结构件的几何公差，改善圆度、同轴度、垂直度质量，增加接触面积，提高接触刚性，减少弯曲变形。

第五，提高接头圆柱面及端面的硬度，可有效的减少接触面的局部弹性变形，从而降低变形量。

结束语

从上述分析中能够看出，随着铁路运输设备的飞速发展，使用中对轮对内距的要求也在提高，本文针对上述各种具有代表性的问题进行了分析，提出了一系列改进方案。其中包括用游标式轮对内距尺替代刻线式轮对内距尺，对内距尺测量力选用规定合适的技术要求，以及采用满足刚性要求的管材等行之有效的方法，解决了产品存在的技术问题。同时，也为内距尺制造厂家提供了改进质量的方向，为广大检定、检修方提供了快速、便捷、实用的维修、保养措施，给使用单位在制造、检修运输设备过程中对内距的测量，有了较好的技术保证。改进后的内距尺能够符合检定规程的各项计量指标要求，在性能上满足动车组和高速列车等铁路运输安全生产的需要，为人们的安全出行提供更多保障。

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