13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)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(yàn)中心,河北 秦皇島 066011）

13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)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(yàn)中心,河北 秦皇島 066011）

摘 要：為了滿足檢測實(shí)驗(yàn)室間比對的要求，通過試驗(yàn)方法，科學(xué)合理地制定出13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)比對方法，并且構(gòu)建了比對測試系統(tǒng)，達(dá)到了比對的目的，并且填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。

關(guān)鍵詞：檢測實(shí)驗(yàn)室；比對；13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)；一致性

1　檢測實(shí)驗(yàn)室間比對的定義及目的

1.1 比對的定義

實(shí)驗(yàn)室間比對，是按照預(yù)先規(guī)定的條件，由兩個或多個實(shí)驗(yàn)室對相同或類似的物品進(jìn)行測量或檢測的組織、實(shí)施和評價(jià)[1]。

1.2 比對的目的

比對的目的是：（1）客觀驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的檢測能力，充分說明實(shí)驗(yàn)室在其檢測范圍內(nèi)，能夠做到測得出結(jié)果，測量的結(jié)果準(zhǔn)確，同時測得結(jié)果具有一致可比性；（2）支撐并且驗(yàn)證申請認(rèn)可領(lǐng)域的檢測能力；（3）針對同類實(shí)驗(yàn)室的檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果，達(dá)成互認(rèn)互信，奠定實(shí)驗(yàn)室間合作基礎(chǔ)；（4）為查找、解決問題，提升檢測能力和水平提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)依據(jù)；（5）開展與同類實(shí)驗(yàn)室之間的技術(shù)交流；（6）提升檢測自信力和為檢測創(chuàng)新提供技術(shù)支持；（7）驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理的有效性，提高實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理的能力。

1.3 檢測實(shí)驗(yàn)室間比對的重要性

隨著中國加入WTO,計(jì)量檢測領(lǐng)域逐步與國際計(jì)量組織接軌。尤其顯著的是，國內(nèi)很多檢測實(shí)驗(yàn)室通過了CANS認(rèn)可，實(shí)驗(yàn)室之間的檢測結(jié)果互認(rèn)，直接減少了檢測結(jié)果的等待時間，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，大大提高了生產(chǎn)效率。

但是，這種生產(chǎn)效率的提高是建立在檢測結(jié)果互信互認(rèn)的基礎(chǔ)之上，不同實(shí)驗(yàn)室之間的互信互認(rèn)又是建立在能力比對的基礎(chǔ)之上，由此可見，實(shí)驗(yàn)室之間的比對重要性。

2　車輪檢測實(shí)驗(yàn)室的13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)比對試驗(yàn)

2.1 13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)的組成

以13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)為例，改試驗(yàn)機(jī)由機(jī)架，重錘，彈簧，13°車輪支架，橡膠墊，以及控制系統(tǒng)等組成[2]。

該實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要用于鋁合金輪轂的可靠性能檢測，用途是進(jìn)行鋁合金輪轂13°沖擊實(shí)驗(yàn)，同時該設(shè)備還承擔(dān)模具開發(fā)、樣輪驗(yàn)證、主機(jī)組裝廠比對等試驗(yàn)任務(wù)。

2.2 針對13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)的比對

由于13°沖擊試驗(yàn)機(jī)具有可以溯源的定量條件，可以實(shí)現(xiàn)檢測條件的一致性及穩(wěn)定性，而檢測對象——鋁合金輪轂的穩(wěn)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(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確和一致性，經(jīng)常會對13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)做實(shí)驗(yàn)室間的比對試驗(yàn)，以排除由實(shí)驗(yàn)設(shè)備間的差異性而造成的檢測結(jié)果的差異性。此種比對試驗(yàn)經(jīng)常發(fā)生于輪轂供應(yīng)商的檢測實(shí)驗(yàn)室與汽車主機(jī)組裝廠的檢測實(shí)驗(yàn)室之間。

我國汽車工業(yè)處于發(fā)展期，對汽車零件的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)尚未形成一套完整質(zhì)量體系，以13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)為例，該檢測設(shè)備的整機(jī)檢測在國內(nèi)尚未處于空白。通常，針對13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)的比對僅局限于該檢測設(shè)備的定量條件，如角度，撓度以及重錘重量等常規(guī)量值的比對，對試驗(yàn)機(jī)的沖擊力、接觸時間等沖擊關(guān)鍵參數(shù)還停留在仿真狀態(tài)，無法以實(shí)驗(yàn)形式進(jìn)行驗(yàn)證。

針對上述實(shí)際情況，開展13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)沖擊力比對方法的研究工作，建立13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)整機(jī)的比對方法，致力于填補(bǔ)國內(nèi)空白。該研究工作由設(shè)計(jì)制作13°車輪沖擊機(jī)力測試系統(tǒng)和編制沖擊力的測試方法組成。

3　13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)比對方法的建立——沖擊力檢測系統(tǒng)

由于13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)主要是來驗(yàn)證輪轂的抗沖擊性能，以檢驗(yàn)車輪的安全性[3]，因此，在建立13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)比對方法上首先要考慮檢測出試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)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(shù)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(shù)值，能更量化評價(jià)13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)的性能。

3.1 沖擊力檢測裝置制作

模擬車輪安裝狀態(tài)，采用帶13°角的連接板，一端固定在13°沖擊機(jī)底座主軸的法蘭盤上，另一端連接負(fù)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(shí)驗(yàn)室的測試數(shù)據(jù)，給出試驗(yàn)機(jī)比對的定量條件，選用的沖錘質(zhì)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(jì)算和仿真驗(yàn)證，得出對應(yīng)的最大沖擊力值約100kN左右，故選擇輪輻式，最大負(fù)荷200 kN，相對誤差是≤0.1% 的負(fù)荷傳感器。

3.3 沖擊力比對系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由DASP智能數(shù)據(jù)采集和信號分析系統(tǒng)，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(diǎn)：超大容量連續(xù)采樣（僅受硬盤大小限制），采樣隨啟隨停，并設(shè)計(jì)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(jìn)行頻譜分析，示波采樣分析同時進(jìn)行；自動捕捉?jīng)_擊力信號最大值，自動計(jì)算沖擊時間。

INV3062T系列24位高性能數(shù)據(jù)采集儀，基于改進(jìn)的CPCI工業(yè)總線，內(nèi)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(tǒng)可達(dá)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(yīng)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(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的高性能數(shù)據(jù)采集和信號處理系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)無線傳輸數(shù)據(jù)，確保沖擊試驗(yàn)人員的安全。

3.4 自動生成檢測報(bào)告

為了能夠達(dá)到自動快速采集沖擊力波形數(shù)據(jù)，如圖3所示，編寫專用采集測試程序軟件，內(nèi)置測量報(bào)告模板，根據(jù)采集數(shù)據(jù)自動生成測量報(bào)告并自動存儲到指定路徑。

4　編制13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)比對結(jié)果一致性確認(rèn)方法

檢測實(shí)驗(yàn)室比對中，為了避免使用平均值結(jié)果中過大或過小的離群測量結(jié)果對理論計(jì)算值的影響，在檢測實(shí)驗(yàn)室的比對中往往采用一些比較穩(wěn)健的受離群值影響較小的統(tǒng)計(jì)量來代替諸如平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差等易受離群值影響的統(tǒng)計(jì)量。

結(jié)合前文所述的定量條件，通過采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出各個實(shí)驗(yàn)室均可以接受的結(jié)論，沖錘質(zhì)量與沖擊力的相關(guān)性R值≥0.98，不同實(shí)驗(yàn)室的13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)，沖擊力比值控制限范圍為1±0.02。

5　結(jié)束語

通過研究建立13°車輪沖擊機(jī)沖擊力比對測試系統(tǒng)，結(jié)合國際實(shí)驗(yàn)室的比對數(shù)據(jù)，針對13°車輪沖擊機(jī)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(chǔ)上確立和完善了13°車輪沖擊機(jī)比對方法，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，對結(jié)果一致性進(jìn)行量化。

參考文獻(xiàn)：

[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(yàn)方[S].2012.

[3]臧孟炎,秦濤.鋁合金車輪13°沖擊試驗(yàn)仿真分析. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)[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(shí)驗(yàn)室的技術(shù)、管理工作。