抗側滾連桿剛度檢測工裝優化研究

摘要：抗側滾連桿剛度檢測過程中，由于工裝自身變形影響測量精度，通過對原工裝影響測量因素分析，重新設計剛度檢測工裝，降低測試誤差，提高精度。

關鍵詞：剛度 框架結構 厚壁圓筒

1.前言

動車組檢修過程中，為保證關鍵橡膠零部件的狀態，需進行剛度檢測試驗驗證，抗側滾連桿剛度檢測試驗則是典型之一。物理量的測量值與客觀存在的真實值之間總會存在著一定的差異，這種差異就是測量誤差。剛度檢測的測量誤差主要由設備誤差、工裝誤差以及操作過程誤差等疊加。本文主要對抗側滾連桿剛度檢測工裝進行研究，通過優化工裝結構，以求達到減小誤差的目的。

2.工裝設計

2.1. 剛度檢測簡介

測量抗側滾連桿節點剛度的數據，通過支撐節點芯棒，保證檢測過程中芯棒相對靜止，壓力設備從垂向方向給與一定的壓力，傳感設備記錄檢測過程中的力與位移曲線，得出所需結果。剛度檢測簡圖見圖1所示。

圖1 抗側滾連桿剛度檢測原理圖

剛度檢測設備一般為龍門式框架單壓頭結構，其中載荷動作為自動化操作，能實現橡膠節點載荷范圍內任意載荷下的壓縮高度，也可以在檢查橡膠節點壓縮高度范圍內任一壓縮高度下載荷值的大小。剛度測試指根據剛度計算公式根據橡膠節點壓縮過程中檢測到F-S關系計算出剛度值的大小。

設備主要包括主體結構、壓力系統、傳感系統以及微機部分，而由于被檢測抗側滾連桿結構的特殊性，并不可以直接檢測，需要制作專用工裝底座配合檢測。

2.2. 剛度檢測工裝分析

抗側滾連桿剛度檢測，按照其結構特點分析，可參照牽引拉桿定位節點的剛度檢測方式制作支撐工裝。牽引拉桿定位節點剛度檢測工裝為整體鑄造框架式，鑄造后作表面處理。按照牽引拉桿定位節點工裝方式制作同樣框架式見圖2所示，較牽引拉桿定位節點剛度檢測工裝，抗側滾連桿剛度檢測工裝體積小，鋼材厚度也較小。

圖2 框架式剛度檢測工裝

使用此樣式工裝進行抗側滾連桿節點剛度檢測過程中，發現檢測數據有偏向上限的趨勢。針對這種現象，檢查檢測設備本身并無異樣，分析工裝誤差可能會有較大影響。工裝受力部位位于頂部平面內邊緣，受力面積為節點芯棒平面，接觸位置較小且居中，通過簡單受力分析，這種結構變形會較大，見圖3所示。

圖3 框架式剛度檢測工裝受力示意圖

為找出工裝變形量大小，制作剛度較大的模擬塊直接對工裝檢測。模擬試塊需剛度大，即受壓變形量可以忽略不計，并且與工裝接觸位置、面積均要求與抗側滾連桿剛度檢測一致。通過多次檢測，此框架結構工裝確實存在一定變形，會影響抗側滾連桿剛度檢測數據。

2.3. 剛度檢測工裝設計

剛度檢測工裝在工作過程中的變形無法避免，但是可以通過降低變形量提高檢測精度。通過分析，雖然使用框架結構較為輕便，操作簡單，但工裝變形量太大，有提升的空間。

要減小剛度檢測工裝受壓變形，支撐部位最好避免懸空結構，從接觸部位到底座底部，要求受力方向整體支撐。根據抗側滾連桿的結構特點，厚壁圓筒結構能較好的承載壓力。具體設計見圖4所示。

圖4 圓筒式剛度檢測工裝設計

（1-工裝主體、2-底座定位塊、3-壓力頭）

厚壁圓筒結構剛度檢測工裝，根據抗側滾連桿結構，設計圓筒高度盡量低，頂面開與節點芯棒形狀配合的溝槽，溝槽平面與工裝底面要求平行度高。需切削加工讓出抗側滾連桿運動路徑。工裝側面開工件進出槽，方便作業過程中工件進出。工裝底部焊接定位塊，保證壓力方向對正技術要求。按照利用模擬塊直接壓向工裝的方式檢測，厚壁圓筒結構剛度檢測工裝自身變形量小，達到降低工裝誤差效果，可提高抗側滾連桿剛度檢測精度。兩種剛度檢測工裝對比見圖5所示。

圖5剛度檢測工裝對比圖

3.實施效果及總結

使用新式剛度檢測工裝對抗側滾連桿節點進行剛度檢測，檢測精度得到提高，保證質量的同時抗側滾連桿報廢率降低，經濟效益也得到提高。

回顧此次抗側滾連桿剛度檢測工裝優化研究過程，對相關工藝工作經驗總結如下：

3.1.對抗側滾連桿等樣式零部件剛度檢測工裝，厚壁圓筒結構較為實用，制作方法簡單，變形量小。

3.2.壓力檢測輔助工裝，因其自身結構、材料特性等原因，無法避免受力過程中的變形，合理設計的結構會減小變形量。

3.3.壓力測試工裝變形量的研究，可制作剛性模型，模擬壓力檢測過程，從系統中直接分析變形量。

3.4.工裝變形量試驗過程中，每次測試得出的變形量不一定一致，但都在一個小范圍中波動，可從大量測試的數據中研究分析，制定修正系數，更能提高部件剛度檢測數據的準確性。