13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)比對(duì)方法的研究

唐德彬等

摘 要：為了滿足檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)的要求，通過(guò)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(duì)方法，并且構(gòu)建了比對(duì)測(cè)試系統(tǒng)，達(dá)到了比對(duì)的目的，并且填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。

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

1 檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)的定義及目的

1.1 比對(duì)的定義

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

1.2 比對(duì)的目的

比對(duì)的目的是：（1）客觀驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力，充分說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室在其檢測(cè)范圍內(nèi)，能夠做到測(cè)得出結(jié)果，測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確，同時(shí)測(cè)得結(jié)果具有一致可比性；（2）支撐并且驗(yàn)證申請(qǐng)認(rèn)可領(lǐng)域的檢測(cè)能力；（3）針對(duì)同類實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)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(wèn)題，提升檢測(cè)能力和水平提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)依據(jù)；（5）開(kāi)展與同類實(shí)驗(yàn)室之間的技術(shù)交流；（6）提升檢測(cè)自信力和為檢測(cè)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(cè)實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)的重要性

隨著中國(guó)加入WTO，計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域逐步與國(guó)際計(jì)量組織接軌。尤其顯著的是，國(guó)內(nèi)很多檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)了CANS認(rèn)可，實(shí)驗(yàn)室之間的檢測(cè)結(jié)果互認(rèn)，直接減少了檢測(cè)結(jié)果的等待時(shí)間，縮短了產(chǎn)品開(kāi)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(cè)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(duì)的基礎(chǔ)之上，由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)室之間的比對(duì)重要性。

2 車輪檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)比對(duì)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(cè)，用途是進(jìn)行鋁合金輪轂13°沖擊實(shí)驗(yàn)，同時(shí)該設(shè)備還承擔(dān)模具開(kāi)發(fā)、樣輪驗(yàn)證、主機(jī)組裝廠比對(duì)等試驗(yàn)任務(wù)。

2.2 針對(duì)13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)的比對(duì)

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(cè)條件的一致性及穩(wěn)定性，而檢測(cè)對(duì)象——鋁合金輪轂的穩(wěn)定性能則具有較大的波動(dòng)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(huì)對(duì)13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)做實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)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(cè)結(jié)果的差異性。此種比對(duì)試驗(yàn)經(jīng)常發(fā)生于輪轂供應(yīng)商的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室與汽車主機(jī)組裝廠的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室之間。

我國(guó)汽車工業(yè)處于發(fā)展期，對(duì)汽車零件的質(zhì)量檢測(cè)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(cè)設(shè)備的整機(jī)檢測(cè)在國(guó)內(nèi)尚未處于空白。通常，針對(duì)13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)的比對(duì)僅局限于該檢測(cè)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(duì)，對(duì)試驗(yàn)機(jī)的沖擊力、接觸時(shí)間等沖擊關(guān)鍵參數(shù)還停留在仿真狀態(tài)，無(wú)法以實(shí)驗(yàn)形式進(jìn)行驗(yàn)證。

針對(duì)上述實(shí)際情況，開(kāi)展13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)沖擊力比對(duì)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(duì)方法，致力于填補(bǔ)國(guó)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(cè)試系統(tǒng)和編制沖擊力的測(cè)試方法組成。

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

由于13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)主要是來(lái)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(duì)方法上首先要考慮檢測(cè)出試驗(yàn)機(jī)的沖擊能力，即沖擊力及接觸時(shí)間2個(gè)重要測(cè)試量。

利用沖擊力傳感器和專用工裝來(lái)測(cè)試13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)沖擊力是一種新的測(cè)試方法。該測(cè)試方法采用與檢測(cè)車輪耐沖擊力一致的方法，用固定程序參數(shù)自動(dòng)采集沖擊力，能檢測(cè)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(píng)價(jià)13°車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)的性能。

3.1 沖擊力檢測(cè)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(cè)裝置所示。

3.2 沖擊力傳感器選型

參照國(guó)際同類檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試數(shù)據(jù)，給出試驗(yàn)機(jī)比對(duì)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(kāi)始測(cè)量）。通過(guò)理論計(jì)算和仿真驗(yàn)證，得出對(duì)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(duì)誤差是≤0.1% 的負(fù)荷傳感器。

3.3 沖擊力比對(duì)系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由DASP智能數(shù)據(jù)采集和信號(hào)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(tái)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(shí)進(jìn)行；自動(dòng)捕捉?jīng)_擊力信號(hào)最大值，自動(dòng)計(jì)算沖擊時(shí)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(chǔ)，可選24位采集卡或24位雙核采集卡，單臺(tái)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(dòng)、噪聲、沖擊、應(yīng)變、壓力、電壓等各種物理量信號(hào)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(hào)處理系統(tǒng)。可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，確保沖擊試驗(yàn)人員的安全。

3.4 自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告

為了能夠達(dá)到自動(dòng)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(cè)試程序軟件，內(nèi)置測(cè)量報(bào)告模板，根據(jù)采集數(shù)據(jù)自動(dòng)生成測(cè)量報(bào)告并自動(dòng)存儲(chǔ)到指定路徑。

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

檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)中，為了避免使用平均值結(jié)果中過(guò)大或過(guò)小的離群測(cè)量結(jié)果對(duì)理論計(jì)算值的影響，在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)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(lái)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(guò)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出各個(gè)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(yǔ)

通過(guò)研究建立13°車輪沖擊機(jī)沖擊力比對(duì)測(cè)試系統(tǒng)，結(jié)合國(guó)際實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)數(shù)據(jù)，針對(duì)13°車輪沖擊機(jī)的沖擊性能，主要解決了沖擊力檢測(cè)和接觸時(shí)間檢測(cè)方法的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上確立和完善了13°車輪沖擊機(jī)比對(duì)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，對(duì)結(jié)果一致性進(jìn)行量化。

參考文獻(xiàn)：

[1]SO/IEC 17043-2010 合格評(píng)定--熟練程度測(cè)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(jiǎn)介：唐德彬（1975-），男，遼寧大連人，本科，主要從事：車輪檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)、管理工作。endprint