13°車輪沖擊試驗機比對方法的研究

唐德彬,呂金旗,盛宏偉（中信戴卡股份有限公司試驗中心,河北 秦皇島 066011）

13°車輪沖擊試驗機比對方法的研究

唐德彬,呂金旗,盛宏偉
（中信戴卡股份有限公司試驗中心,河北 秦皇島 066011）

摘 要：為了滿足檢測實驗室間比對的要求，通過試驗方法，科學合理地制定出13°車輪沖擊試驗機比對方法，并且構建了比對測試系統，達到了比對的目的，并且填補了國內相關領域的空白。

關鍵詞：檢測實驗室；比對；13°車輪沖擊試驗機；一致性

1　檢測實驗室間比對的定義及目的

1.1 比對的定義

實驗室間比對，是按照預先規定的條件，由兩個或多個實驗室對相同或類似的物品進行測量或檢測的組織、實施和評價[1]。

1.2 比對的目的

比對的目的是：（1）客觀驗證實驗室的檢測能力，充分說明實驗室在其檢測范圍內，能夠做到測得出結果，測量的結果準確，同時測得結果具有一致可比性；（2）支撐并且驗證申請認可領域的檢測能力；（3）針對同類實驗室的檢測數據和結果，達成互認互信，奠定實驗室間合作基礎；（4）為查找、解決問題，提升檢測能力和水平提供實驗數據依據；（5）開展與同類實驗室之間的技術交流；（6）提升檢測自信力和為檢測創新提供技術支持；（7）驗證實驗室質量管理的有效性，提高實驗室質量管理的能力。

1.3 檢測實驗室間比對的重要性

隨著中國加入WTO,計量檢測領域逐步與國際計量組織接軌。尤其顯著的是，國內很多檢測實驗室通過了CANS認可，實驗室之間的檢測結果互認，直接減少了檢測結果的等待時間，縮短了產品開發周期，大大提高了生產效率。

但是，這種生產效率的提高是建立在檢測結果互信互認的基礎之上，不同實驗室之間的互信互認又是建立在能力比對的基礎之上，由此可見，實驗室之間的比對重要性。

2　車輪檢測實驗室的13°車輪沖擊試驗機比對試驗

2.1 13°車輪沖擊試驗機的組成

以13°車輪沖擊試驗機為例，改試驗機由機架，重錘，彈簧，13°車輪支架，橡膠墊，以及控制系統等組成[2]。

該實驗設備主要用于鋁合金輪轂的可靠性能檢測，用途是進行鋁合金輪轂13°沖擊實驗，同時該設備還承擔模具開發、樣輪驗證、主機組裝廠比對等試驗任務。

2.2 針對13°車輪沖擊試驗機的比對

由于13°沖擊試驗機具有可以溯源的定量條件，可以實現檢測條件的一致性及穩定性，而檢測對象——鋁合金輪轂的穩定性能則具有較大的波動性，因此，為了保證鋁合金輪轂13°沖擊實驗的穩定、準確和一致性，經常會對13°車輪沖擊試驗機做實驗室間的比對試驗，以排除由實驗設備間的差異性而造成的檢測結果的差異性。此種比對試驗經常發生于輪轂供應商的檢測實驗室與汽車主機組裝廠的檢測實驗室之間。

我國汽車工業處于發展期，對汽車零件的質量檢測標準尚未形成一套完整質量體系，以13°車輪沖擊試驗機為例，該檢測設備的整機檢測在國內尚未處于空白。通常，針對13°車輪沖擊試驗機的比對僅局限于該檢測設備的定量條件，如角度，撓度以及重錘重量等常規量值的比對，對試驗機的沖擊力、接觸時間等沖擊關鍵參數還停留在仿真狀態，無法以實驗形式進行驗證。

針對上述實際情況，開展13°車輪沖擊試驗機沖擊力比對方法的研究工作，建立13°車輪沖擊試驗機整機的比對方法，致力于填補國內空白。該研究工作由設計制作13°車輪沖擊機力測試系統和編制沖擊力的測試方法組成。

3　13°車輪沖擊試驗機比對方法的建立——沖擊力檢測系統

由于13°車輪沖擊試驗機主要是來驗證輪轂的抗沖擊性能，以檢驗車輪的安全性[3]，因此，在建立13°車輪沖擊試驗機比對方法上首先要考慮檢測出試驗機的沖擊能力，即沖擊力及接觸時間2個重要測試量。

利用沖擊力傳感器和專用工裝來測試13°車輪沖擊試驗機沖擊力是一種新的測試方法。該測試方法采用與檢測車輪耐沖擊力一致的方法，用固定程序參數自動采集沖擊力，能檢測出車輪沖擊瞬間受到的沖擊力的大小，可量化給出數值，能更量化評價13°車輪沖擊試驗機的性能。

3.1 沖擊力檢測裝置制作

模擬車輪安裝狀態，采用帶13°角的連接板，一端固定在13°沖擊機底座主軸的法蘭盤上，另一端連接負荷傳感器。如圖1沖擊力檢測裝置所示。

3.2 沖擊力傳感器選型

參照國際同類檢測實驗室的測試數據，給出試驗機比對的定量條件，選用的沖錘質量600kg，在沖錘下落高度230mm（從傳感器壓頭頂端開始測量）。通過理論計算和仿真驗證，得出對應的最大沖擊力值約100kN左右，故選擇輪輻式，最大負荷200 kN，相對誤差是≤0.1% 的負荷傳感器。

3.3 沖擊力比對系統組成

該系統由DASP智能數據采集和信號分析系統，INV 3062T采集儀，沖擊力傳感器，加速度傳感器（可選）組成，如圖2所示。

其中DASP-V10工程平臺具有如下特點：超大容量連續采樣（僅受硬盤大小限制），采樣隨啟隨停，并設計有示波－采樣－回放流程，有效避免誤采樣；三思維采樣，可一邊采樣、一邊示波、一邊進行頻譜分析，示波采樣分析同時進行；自動捕捉沖擊力信號最大值，自動計算沖擊時間。

INV3062T系列24位高性能數據采集儀，基于改進的CPCI工業總線，內置嵌入式電腦模塊和硬盤存儲，可選24位采集卡或24位雙核采集卡，單臺采集系統可達104通道并行采集，每通道最高采樣頻率均為102.4KHz，適合多通道、高速度、高精度的振動、噪聲、沖擊、應變、壓力、電壓等各種物理量信號采集，與DASP系列軟件相連，形成具有一百余項先進技術的高性能數據采集和信號處理系統。可以實現無線傳輸數據，確保沖擊試驗人員的安全。

3.4 自動生成檢測報告

為了能夠達到自動快速采集沖擊力波形數據，如圖3所示，編寫專用采集測試程序軟件，內置測量報告模板，根據采集數據自動生成測量報告并自動存儲到指定路徑。

4　編制13°車輪沖擊試驗機比對結果一致性確認方法

檢測實驗室比對中，為了避免使用平均值結果中過大或過小的離群測量結果對理論計算值的影響，在檢測實驗室的比對中往往采用一些比較穩健的受離群值影響較小的統計量來代替諸如平均值、標準偏差等易受離群值影響的統計量。

結合前文所述的定量條件，通過采集實驗數據，對實驗數據進行統計分析，得出各個實驗室均可以接受的結論，沖錘質量與沖擊力的相關性R值≥0.98，不同實驗室的13°車輪沖擊試驗機，沖擊力比值控制限范圍為1±0.02。

5　結束語

通過研究建立13°車輪沖擊機沖擊力比對測試系統，結合國際實驗室的比對數據，針對13°車輪沖擊機的沖擊性能，主要解決了沖擊力檢測和接觸時間檢測方法的問題，在此基礎上確立和完善了13°車輪沖擊機比對方法，對實驗數據處理，對結果一致性進行量化。

參考文獻：

[1]SO/IEC 17043-2010 合格評定--熟練程度測試的一般要求[S].2010.

[2]GB/T 15704-2012 道路車輛 輕合金車輪 沖擊試驗方[S].2012.

[3]臧孟炎,秦濤.鋁合金車輪13°沖擊試驗仿真分析. 機械工程學報[J].2010,46(02):83-87.

作者簡介：唐德彬（1975-），男，遼寧大連人，本科，主要從事：車輪檢測實驗室的技術、管理工作。