鐵路客車構(gòu)架支撐檢測(cè)方法研究范文

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摘要：針對(duì)某型高鐵構(gòu)架復(fù)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的側(cè)梁端頭定位尺寸超差問(wèn)題，提出鐵路客車構(gòu)架的等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法。對(duì)等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法與傳統(tǒng)四點(diǎn)支撐檢測(cè)方法進(jìn)行了對(duì)比，確認(rèn)等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)準(zhǔn)確等特點(diǎn)，適合應(yīng)用與推廣。

關(guān)鍵詞：列車；構(gòu)架；支撐；檢測(cè)

1研究背景

鐵路客車運(yùn)行性能主要取決于轉(zhuǎn)向架，構(gòu)架作為轉(zhuǎn)向架的核心部件，是列車承載和傳力的基體［1］，也是轉(zhuǎn)向架眾多部件連接的主體骨架。構(gòu)架是一個(gè)受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)部件，不僅承載車體上部的所有質(zhì)量，而且承載并傳遞列車運(yùn)行中產(chǎn)生的垂向、縱向和橫向動(dòng)態(tài)作用力。構(gòu)架質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)向架性能有至關(guān)重要的影響，客車轉(zhuǎn)向架目前的構(gòu)架均采用全焊接結(jié)構(gòu)［2］。高速動(dòng)車組作為鐵路客車的典型系列產(chǎn)品，速度較快，對(duì)安全和舒適性等指標(biāo)有更高的要求。構(gòu)架尺寸和相互間位置度是高速動(dòng)車組運(yùn)行安全和品質(zhì)的強(qiáng)有力保證，為此結(jié)合檢測(cè)設(shè)備研究動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)和檢測(cè)技術(shù)［3］，提出更合理、準(zhǔn)確度更高的構(gòu)架檢測(cè)方法具有重要意義。

2現(xiàn)場(chǎng)情況

某型高鐵構(gòu)架機(jī)加工后，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上復(fù)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)側(cè)梁端頭帽筒處R25mm圓弧的定位尺寸168±0.3mm出現(xiàn)了不同程度的超差。對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題產(chǎn)生的根源是構(gòu)架在四點(diǎn)支撐條件下，由于自重使局部發(fā)生變形，導(dǎo)致構(gòu)架整體平面度超差，進(jìn)而使R25mm圓弧定位尺寸168±0.3mm出現(xiàn)超差。

3等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法

構(gòu)架在機(jī)加工的裝夾過(guò)程中，要充分考慮裝夾使構(gòu)架產(chǎn)生變形的問(wèn)題［4］。因此，為避免構(gòu)架因自重變形使構(gòu)架平面度超差這一問(wèn)題，構(gòu)架在機(jī)加工時(shí)可以選擇等腰三角形三點(diǎn)支撐方式，一側(cè)梁組成中心位置的空氣彈簧孔正下方為一點(diǎn)，另一側(cè)梁組成兩端頭帽筒內(nèi)側(cè)下平面為另兩點(diǎn)，如圖1所示。但是，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)復(fù)檢時(shí)采用了四點(diǎn)支撐方式，即兩根側(cè)梁組成的兩端頭帽筒內(nèi)側(cè)下平面四點(diǎn)支撐，如圖2所示。對(duì)比兩種支撐方式，分析平面度超差的原因。構(gòu)架自身質(zhì)量約為1500kg，主要集中在橫梁組成部位。橫梁組成部位剛性較好，不易變形。隨著側(cè)梁組成從轉(zhuǎn)臂定位座向帽筒方向延伸，構(gòu)架的剛性越來(lái)越差，就容易產(chǎn)生變形。按照等腰三角形布置的三點(diǎn)支撐，在空氣彈簧孔處承受的質(zhì)量約為構(gòu)架質(zhì)量的1/2，在構(gòu)架側(cè)梁端頭帽筒處承受的質(zhì)量約為構(gòu)架質(zhì)量的1/4。若采用四點(diǎn)支撐，因構(gòu)架焊接扭曲變形，導(dǎo)致四角構(gòu)架側(cè)梁端頭帽筒處實(shí)際只有兩點(diǎn)或三點(diǎn)承受構(gòu)架全部質(zhì)量，實(shí)際支撐側(cè)梁端頭帽筒處承受的質(zhì)量約為構(gòu)架質(zhì)量的1/3～1/2。承受質(zhì)量越大，就越容易變形。經(jīng)過(guò)兩種不同支撐方式的檢測(cè)試驗(yàn)［5］，結(jié)果表明兩種支撐方式下構(gòu)架的平面度檢測(cè)結(jié)果相差較大，具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。由表1數(shù)據(jù)可見，在四點(diǎn)支撐條件下，構(gòu)架質(zhì)量對(duì)自身變形影響較大，使四角平面度差值較大，從而導(dǎo)致側(cè)梁端夾帽筒處R25mm圓弧定位尺寸超差。為進(jìn)一步研究?jī)煞N支撐方式對(duì)平面度的影響，便于選擇合理的支撐方式，對(duì)現(xiàn)有的6動(dòng)6拖12節(jié)某型高鐵車構(gòu)架均按照兩種支撐方式在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上復(fù)檢試驗(yàn)，并明確具體的支撐位置和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)探測(cè)位置。通過(guò)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比平面度值，證實(shí)等腰三角形三點(diǎn)支撐方式相比四點(diǎn)支撐方式，檢測(cè)結(jié)果更接近實(shí)際加工數(shù)據(jù)，說(shuō)明等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法是合理的。等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法有效解決了高鐵構(gòu)架在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，并得到小批量檢測(cè)驗(yàn)證，具有合理性和可行性，且在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上檢測(cè)準(zhǔn)確度高，質(zhì)量可靠［6-10］。

4檢測(cè)方法對(duì)比

為進(jìn)一步研究等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法是否適用于其它車型構(gòu)架，對(duì)目前在制城際列車、地鐵和碳鋼車的典型構(gòu)架進(jìn)行了等腰三角形三點(diǎn)支撐方式和四點(diǎn)支撐方式檢測(cè)的平面度數(shù)據(jù)對(duì)比。對(duì)某城際列車構(gòu)架進(jìn)行等腰三角形三點(diǎn)支撐方式和四點(diǎn)支撐方式的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比。采用等腰三角形三點(diǎn)支撐方式，一側(cè)梁組成空氣彈簧孔正下方和另一側(cè)梁組成兩端頭一系簧座板下平面為三點(diǎn)，如圖3所示。采用四點(diǎn)支撐方式，兩根側(cè)梁組成的兩端頭一系簧座板下平面為四點(diǎn)，如圖4所示。構(gòu)架兩根側(cè)梁組成的兩端頭一系簧座板平面四處加工后的高度基準(zhǔn)平面度檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。由表2可見，等腰三角形三點(diǎn)支撐方式檢測(cè)精度及準(zhǔn)確度較高，證實(shí)等腰三角形三點(diǎn)支撐方式更合理。對(duì)某地鐵構(gòu)架進(jìn)行等腰三角形三點(diǎn)支撐方式和四點(diǎn)支撐方式檢測(cè)高度基準(zhǔn)平面度數(shù)據(jù)對(duì)比，等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)如圖5所示，四點(diǎn)支撐檢測(cè)如圖6所示，高度基準(zhǔn)平面度檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見表3。選擇某碳鋼車構(gòu)架進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)對(duì)比，等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)如圖7所示，四點(diǎn)支撐檢測(cè)如圖8所示，構(gòu)架兩根側(cè)梁組成的兩端頭四處帽筒上小圓柱高度基準(zhǔn)平面度檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見表4。三點(diǎn)支撐檢測(cè)結(jié)果顯示，城際列車構(gòu)架高度基準(zhǔn)平面度檢測(cè)為0.106mm，地鐵構(gòu)架高度基準(zhǔn)平面度檢測(cè)為0.075mm，碳鋼車構(gòu)架高度基準(zhǔn)平面度檢測(cè)為0.046mm，三種構(gòu)架的高度基準(zhǔn)平面度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)均為0.5mm，可見都滿足技術(shù)要求。通過(guò)等腰三角形三點(diǎn)支撐方式和四點(diǎn)支撐方式的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比，證實(shí)采用等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法的構(gòu)架，其平面度精度較高。

5應(yīng)用推廣

經(jīng)測(cè)試對(duì)比分析，鐵路客車構(gòu)架的等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法較四點(diǎn)支撐更合理。等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)單，安全可靠，在原來(lái)四點(diǎn)支撐的基礎(chǔ)上，選一側(cè)梁組成的空氣彈簧孔下平面放置基準(zhǔn)塊和支撐頂鎬。頂鎬調(diào)低，待吊運(yùn)構(gòu)架放入四點(diǎn)支撐上后，調(diào)整頂鎬使頂鎬慢慢升高，直到支撐起構(gòu)架，使同側(cè)側(cè)梁組成兩端頭的支撐完全懸空，即可進(jìn)行檢測(cè)。這一等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法可以推廣應(yīng)用至所有車型的構(gòu)架檢測(cè)中。

6結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)各鐵路客車車型構(gòu)架采用兩種支撐方式的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)等腰三角形三點(diǎn)支撐檢測(cè)方法更為合理，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，質(zhì)量更可靠。這一檢測(cè)方法對(duì)于構(gòu)架加工后的檢測(cè)具有普遍適用的特點(diǎn)，值得應(yīng)用推廣。

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作者：馬玉國(guó) 鄭建科 王偉 杜永強(qiáng) 呂海 單位：中車唐山機(jī)車車輛有限公司