抗侧滚连杆刚度检测工装优化研究

摘要：抗侧滚连杆刚度检测过程中，由于工装自身变形影响测量精度，通过对原工装影响测量因素分析，重新设计刚度检测工装，降低测试误差，提高精度。

关键词：刚度 框架结构 厚壁圆筒

1.前言

动车组检修过程中，为保证关键橡胶零部件的状态，需进行刚度检测试验验证，抗侧滚连杆刚度检测试验则是典型之一。物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异，这种差异就是测量误差。刚度检测的测量误差主要由设备误差、工装误差以及操作过程误差等叠加。本文主要对抗侧滚连杆刚度检测工装进行研究，通过优化工装结构，以求达到减小误差的目的。

2.工装设计

2.1. 刚度检测简介

测量抗侧滚连杆节点刚度的数据，通过支撑节点芯棒，保证检测过程中芯棒相对静止，压力设备从垂向方向给与一定的压力，传感设备记录检测过程中的力与位移曲线，得出所需结果。刚度检测简图见图1所示。

图1 抗侧滚连杆刚度检测原理图

刚度检测设备一般为龙门式框架单压头结构，其中载荷动作为自动化操作，能实现橡胶节点载荷范围内任意载荷下的压缩高度，也可以在检查橡胶节点压缩高度范围内任一压缩高度下载荷值的大小。刚度测试指根据刚度计算公式根据橡胶节点压缩过程中检测到F-S关系计算出刚度值的大小。

设备主要包括主体结构、压力系统、传感系统以及微机部分，而由于被检测抗侧滚连杆结构的特殊性，并不可以直接检测，需要制作专用工装底座配合检测。

2.2. 刚度检测工装分析

抗侧滚连杆刚度检测，按照其结构特点分析，可参照牵引拉杆定位节点的刚度检测方式制作支撑工装。牵引拉杆定位节点刚度检测工装为整体铸造框架式，铸造后作表面处理。按照牵引拉杆定位节点工装方式制作同样框架式见图2所示，较牵引拉杆定位节点刚度检测工装，抗侧滚连杆刚度检测工装体积小，钢材厚度也较小。

图2 框架式刚度检测工装

使用此样式工装进行抗侧滚连杆节点刚度检测过程中，发现检测数据有偏向上限的趋势。针对这种现象，检查检测设备本身并无异样，分析工装误差可能会有较大影响。工装受力部位位于顶部平面内边缘，受力面积为节点芯棒平面，接触位置较小且居中，通过简单受力分析，这种结构变形会较大，见图3所示。

图3 框架式刚度检测工装受力示意图

为找出工装变形量大小，制作刚度较大的模拟块直接对工装检测。模拟试块需刚度大，即受压变形量可以忽略不计，并且与工装接触位置、面积均要求与抗侧滚连杆刚度检测一致。通过多次检测，此框架结构工装确实存在一定变形，会影响抗侧滚连杆刚度检测数据。

2.3. 刚度检测工装设计

刚度检测工装在工作过程中的变形无法避免，但是可以通过降低变形量提高检测精度。通过分析，虽然使用框架结构较为轻便，操作简单，但工装变形量太大，有提升的空间。

要减小刚度检测工装受压变形，支撑部位最好避免悬空结构，从接触部位到底座底部，要求受力方向整体支撑。根据抗侧滚连杆的结构特点，厚壁圆筒结构能较好的承载压力。具体设计见图4所示。

图4 圆筒式刚度检测工装设计

（1- 工装主体、2-底座定位块、3-压力头）

厚壁圆筒结构刚度检测工装，根据抗侧滚连杆结构，设计圆筒高度尽量低，顶面开与节点芯棒形状配合的沟槽，沟槽平面与工装底面要求平行度高。需切削加工让出抗侧滚连杆运动路径。工装侧面开工件进出槽，方便作业过程中工件进出。工装底部焊接定位块，保证压力方向对正技术要求。按照利用模拟块直接压向工装的方式检测，厚壁圆筒结构刚度检测工装自身变形量小，达到降低工装误差效果，可提高抗侧滚连杆刚度检测精度。两种刚度检测工装对比见图5所示。

图5刚度检测工装对比图

3.实施效果及总结

使用新式刚度检测工装对抗侧滚连杆节点进行刚度检测，检测精度得到提高，保证质量的同时抗侧滚连杆报废率降低，经济效益也得到提高。

回顾此次抗侧滚连杆刚度检测工装优化研究过程，对相关工艺工作经验总结如下：

3.1.对抗侧滚连杆等样式零部件刚度检测工装，厚壁圆筒结构较为实用，制作方法简单，变形量小。

3.2.压力检测辅助工装，因其自身结构、材料特性等原因，无法避免受力过程中的变形，合理设计的结构会减小变形量。

3.3.压力测试工装变形量的研究，可制作刚性模型，模拟压力检测过程，从系统中直接分析变形量。

3.4.工装变形量试验过程中，每次测试得出的变形量不一定一致，但都在一个小范围中波动，可从大量测试的数据中研究分析，制定修正系数，更能提高部件刚度检测数据的准确性。