淺談車體靜強度試驗垂向加載工裝設計與裝配

任玉鑫，高超，康興東

（青島四方車輛研究所有限公司中鐵試驗，山東 青島 266031）

車體垂向試驗工裝主要功能是在車體靜強度試驗時，施加模擬車內的設備以及載重的重量。我所車體靜強度試驗臺拆遷后，已有的垂向加載試驗工裝不能在現有的試驗臺上使用，一般采用沙袋模擬車內設備及其載重的重量。采用沙袋加載，勞動強度大、試驗效率低，而且達不到5S管理的要求。

1 垂向試驗工裝簡介

1.1 已有垂向試驗工裝簡介

已有試驗工裝主要有橫向梁、吊拉螺栓、連接裝置等組成，施加在車內的垂向反作用力通過吊拉螺栓和連接裝置作用在地面的專用軌道上，如圖1。

圖1

1.2 新型垂向試驗工裝簡介

新型試驗工裝主要有橫向梁、吊拉螺栓、連接裝置、組合半圓等組成。試驗臺拆遷后，試驗臺坐落在滾動試驗臺上面，無法在地面上固定垂向加載反作用力的軌道。施加在車內的垂向反作用力通過吊拉螺栓和連接裝置作用在試驗臺縱向橫梁上，以試驗臺縱向梁的自重和配重（用砝碼）抵消車內垂向載荷的反作用力。圖2為新型試驗工裝結構示意圖。

圖2 新型試驗工裝結構示意圖

2 強度校核

2.1 橫向梁強度校核

橫向梁選用150mm×150mm×8mm的方管，材質為Q235，2個吊拉螺栓的中心距是4300mm，千斤頂距吊拉螺栓的距離是1075mm，最大設計載荷6t。

假設橫向梁是一簡支梁，如圖3、4。

圖3 橫向梁受力簡圖

圖4 彎矩圖

查機械設計手冊，150mm×150mm×8mm的方管截面模數為：Wx=Wy=188.25cm3

smax=M/Wx=(FL/8)/Wx=168MPa＜235MPa

所以，橫向梁的強度滿足要求。

2.2 吊拉螺栓強度校核

吊拉螺栓采用M30的螺桿，其截面積是：

S=π(D/2)2=3.14×(30/2)2=706.5mm2

s=(F/2)/S=41.6MPa＜235MPa

所以，吊拉螺栓的強度滿足要求。

2.3 連接裝置強度校核

連接裝置由截面為160mm×20mm兩塊鐵板焊接在一起，下方連接處開了M30的孔。對于單塊板材，其最小截面面積為：

S=(160-30)×20mm2=2600mm2

應力為：s=(F/2/2)/S=5.7MPa＜235MPa

所以，連接裝置的強度滿足要求。

3 裝配前準備工作

（1）借閱裝配用圖紙、裝配工藝，弄清各零件間的裝配關系。

（2）清理裝配場地和確定零件擺放處。

（3）根據裝配圖及技術文件清單清點、標準件、外購件及裝配所需的零件，以確定是否具備裝配條件。

（4）檢查零件、部件。

（5）檢查零件是否有碰、劃傷，如有輕微劃傷，在不影響使用的前提下，要經技術質量部的技術人員進行認可。

（6）裝配前應將零件上的鐵屑、旱渣、毛刺、銳邊清除干凈。

（7）裝配應嚴格按工藝要求執行，有問題及時與技術員聯系。

4 車體靜強度試驗垂向加載工裝組裝

熟悉車體靜強度試驗垂向加載工裝裝配圖和工藝，了解裝配關系以確定零件裝配順序。

客車的位置要在靜強度試驗臺中央，以確定垂向加載工裝的位置。在靜強度試驗臺上安裝支撐桿，搭建支架，以防止垂向加載工裝對車體的傷害。把杠桿圖紙（尺寸4500mm×150mm×150mm）厚度為10mm，安裝在客車窗戶的中央，調整離窗戶前后左右的距離。 根據杠桿的位置把吊拉卡子安裝到靜強度試驗臺m300絲杠上。

把吊拉裝置跟支撐桿吊拉卡子連接在一起，成為一體。在車體內把枕木搭建構件擺放合理，使車體能均勻加載，在枕木上擺放油壓千斤頂。進行預加載荷，以觀察垂向加載工裝的工作情況，根據情況進行調整，檢查各部件的連接情況。

5 結語

車體靜強度試驗垂向加載工裝優點：

（1）對客車車體無接觸，確保車體不被損傷。

（2）安裝方便，提高試驗效率。

（3）試驗的數值更加準確，提高試驗精度。

（4）垂向加載工裝在試驗中調整方便。

（5）具有安全性。