位置误差

航空领域术语

位置误差是指加工后零件的实际表面、轴线或对称平面之间的相互位置相对于其理想位置的变动量或偏离程度。如垂直度、位置度、对称度等。

分类

位置误差根据其位置，可以分为以下三类：

定向误差：平行度、垂直度和倾斜度。

定位误差：位置度、同轴度和对称度。

跳动：圆跳动、全跳动。

1、定向误差

定义：是被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向由基准确定。

意义：定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度或直径表示。定向最小区域是指按理想要素的方向包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的包容区域。理想要素首先要与基准平面保持所要求的方向，然后再按此方向来包容实际要素，所形成的最小包容区域，即定向最小区域。

定向公差具有如下特点：

1）定向公差带相对基准有确定的方向，而其位置往往是浮动的。

2）定向公差带具有综合控制被测要素的方向和形状的功能。

因此在保证功能要求的前提下，规定了定向公差的要素，一般不再规定形状公差，只有需要对该要素的形状有进一步要求时，则可同时给出形状公差，但其公差数值应小于定向公差值。

2、定位误差

定义：是被测实际要素对一具有确定位置的理想要素的变动量，该理想要素的位置由基准和理论正确尺寸来确定。

意义：定位误差值用定位最小包容区域（简称定位最小区域）的宽度或直径表示。定位最小区域是指以理想要素定位来包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的包容区域。

定位公差带的特点如下：

1）定位公差相对于基准具有确定位置。其中，位置度公差带的位置由理论正确尺寸确定，同轴度和对称度的理论正确尺寸为零，图上可省略不注。

2）定位公差带具有综合控制被测要素位置、方向和形状的功能。

在满足使用要求的前提下，对被测要素给出定位公差后，通常对该要素不再给出定向公差和形状公差。如果需要对方向和形状有进一步要求时，则可另行给出定向或形状公差，但其数值应小于定位公差值。

3、跳动

它可分为圆跳动和全跳动。

圆跳动：是指被测实际表面绕基准轴线作无轴向移动的回转时，在指定方向上指示器测得的最大读数差。

全跳动：是指被测实际表面绕基准轴线无轴向移动的回转，同时指示器作平行或垂直于基准轴线的移动，在整个过程中指示器测得的最大读数差。

跳动是某些形位误差的综合反映。

测量方法

位置误差高效检测方法：直接利用数据采集仪连接百分表测量法。

测量仪器：偏摆仪、百分表、数据采集仪。

测量原理：数据采集仪可从百分表中实时读取数据，并进行位置误差的计算与分析，可直接通过我们数据采集软件的计算，测量定位误差、定向误差以及跳动误差等位置误差值。

系统优势：

1）无需人工用肉眼去读数，可以减少由于人工读数产生的误差；

2）无需人工去处理数据，数据采集仪会自动计算出各种位置误差值。

3）测量结果报警，一旦测量误差值大于公差值时，数据采集仪就会自动报警。

车钩箱位置误差对重载机车动态性能的影响

简介

重载铁路是国际公认的铁路货运交通重要发展方向。近年来，各国通过增大轴重和扩大列车编组的方法来提高货运能力。与此同时，制动条件下重载列车的纵向冲动明显增大。在纵向冲击力作用下，车钩缓冲装置在任何方向的偏差都可能对机车车辆运行品质产生较大的影响，危及行车安全。因此，机车的钩缓系统已成为重载铁路领域的研究热点。A Nasr和S Mohammadi为研究长大列车纵向力在制动力存在滞后时的变化，建立了非线性迟滞特性缓冲器模型。 Colin Cole等提出了一种可以同时满足冲击工况与正常工况的非线性迟滞特性模型并采用一种新的曲线车钩摆角计算方法，得到了列车曲线运行时脱轨系数的准静态值。杨俊杰研究了“1 + 1”2万t组合列车模式下机车钩缓装置的承载特性，并对结构参数进行了优化分析。阳光武通过建立机车与车辆连挂的几何关系和机车车体的载荷方程，找出曲线通过时影响车钩偏角、机车车体载荷与车辆运行安全性的主要因素。罗世辉等分析了HXD2型重载机车配备DFC-100型钩缓装置在纵向压力作用下的机车动力学性能。许自强详细地分析了多种钩缓系统的稳钩原理，并根据动力学仿真结果，为各类钩缓装置针对33 t轴重机车的适用性提出建议。张志超建立了重载机车扁销钩缓装置的动力学分析模型，并研究了钩尾与从板间的摩擦因数及它们相互接触的圆弧半径对钩缓装置受压稳定性的影响车钩箱位置误差对机车动态性能影响分析。

为方便后续分析，所有部件从前进方向开始编号，如图5所示：

图5中编号定义如下：

机车1A前车钩为车钩1；

机车1B后车钩为车钩4；

机车2A前车钩为车钩5；

机车2A第1个转向架为转向架5；

转向架5第1个轮对为轮对9。

在厂线试验以及后续计算分析中，机车1B与机车2A连接处是受挤压的主要位置。因此，重点关注车钩5、转向架5以及轮对9的动态性能。

计算工况

为保证列车匀速运行，消除列车运行速度变化对计算结果的影响，将方向相反，大小相等的车钩力施加在列车前后两端。施加的车钩力如图6所示。

由图6可知，前5s车钩牵引力逐渐增大，之后逐渐变为制动力，车钩上施加最大制动力为500kN，与厂线实际测试结果较接近。列车在平直线路上行驶，速度为60km/h，轨道不平顺采用美国五级谱，车钩钩尾与前从板摩擦面之间的摩擦因数为0.2，车钩钩尾及前从板是半径分别为130和150mm的圆弧面，前后车钩箱偏离中心线距离分别为D、-D。分别考察D取4、6、8和10 mm时，车钩5的车钩摆角、机车2A节车车体相对转向架5的横向错位、轮对9的轮轴横向力、脱轨系数以及轮重减载率的变化。

对车体动态性能影响

图7给出了车钩的车钩摆角时间历程图。

从图7可以看出：车钩箱偏离中心线4与6mm时，制动后车钩摆角较小，最大车钩摆角分别为1.2°和3.3°；车钩箱偏离中心线8 mm时，制动后车钩摆角较大，最大车钩摆角约7. 9°；车钩箱偏离中心线10mm时，制动后车钩摆角进一步增大，最大车钩摆角约10.8°。

图8为机车2A节车体相对转向架5中心线横向错位的时间历程图。

由图8可知，与车钩摆角时间历程图相似，车钩箱偏离中心线4与6mm时，制动时车体横向错位较小，最大错位分别为20和27 mm；车钩箱偏离中心线8mm时，制动后车体错位增大，最大约65mm；车钩箱偏离中心线10mm时，横向错位最大值约为72mm。

车钩箱位置误差的安全限值

当车钩箱偏离中心线4与6mm时，轮轴横向力较小，分别为22与29kN；当车钩箱偏离距离增大到8与10mm时，轮轴横向力分别增大到66和89kN，约为偏离中心线4mm时的3～4倍。

采用机车轮轴横向力的安全限值为78kN，因此，当车钩箱偏离中心线10 mm时，轮轴横向力已超出安全限值；当车钩箱偏离中心线不超过9 mm时，轮轴横向力满足安全行车要求。

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