唐德彬,呂金旗,盛宏偉（中信戴卡股份有限公司試驗中心,河北 秦皇島 066011）

13°車輪沖擊試驗機比對方法的研究

唐德彬,呂金旗,盛宏偉
（中信戴卡股份有限公司試驗中心,河北 秦皇島 066011）

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

關(guān)鍵詞：檢測實驗室；比對；13°車輪沖擊試驗機；一致性

1　檢測實驗室間比對的定義及目的

1.1 比對的定義

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

1.2 比對的目的

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

1.3 檢測實驗室間比對的重要性

隨著中國加入WTO,計量檢測領(lǐng)域逐步與國際計量組織接軌。尤其顯著的是，國內(nèi)很多檢測實驗室通過了CANS認可，實驗室之間的檢測結(jié)果互認，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)果互信互認的基礎(chǔ)之上，不同實驗室之間的互信互認又是建立在能力比對的基礎(chǔ)之上，由此可見，實驗室之間的比對重要性。

2　車輪檢測實驗室的13°車輪沖擊試驗機比對試驗

2.1 13°車輪沖擊試驗機的組成

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

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

2.2 針對13°車輪沖擊試驗機的比對

由于13°沖擊試驗機具有可以溯源的定量條件，可以實現(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°沖擊實驗的穩(wěn)定、準確和一致性，經(jīng)常會對13°車輪沖擊試驗機做實驗室間的比對試驗，以排除由實驗設(shè)備間的差異性而造成的檢測結(jié)果的差異性。此種比對試驗經(jīng)常發(fā)生于輪轂供應(yīng)商的檢測實驗室與汽車主機組裝廠的檢測實驗室之間。

我國汽車工業(yè)處于發(fā)展期，對汽車零件的質(zhì)量檢測標準尚未形成一套完整質(zhì)量體系，以13°車輪沖擊試驗機為例，該檢測設(shè)備的整機檢測在國內(nèi)尚未處于空白。通常，針對13°車輪沖擊試驗機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，對試驗機的沖擊力、接觸時間等沖擊關(guān)鍵參數(shù)還停留在仿真狀態(tài)，無法以實驗形式進行驗證。

針對上述實際情況，開展13°車輪沖擊試驗機沖擊力比對方法的研究工作，建立13°車輪沖擊試驗機整機的比對方法，致力于填補國內(nèi)空白。該研究工作由設(shè)計制作13°車輪沖擊機力測試系統(tǒng)和編制沖擊力的測試方法組成。

3　13°車輪沖擊試驗機比對方法的建立——沖擊力檢測系統(tǒng)

由于13°車輪沖擊試驗機主要是來驗證輪轂的抗沖擊性能，以檢驗車輪的安全性[3]，因此，在建立13°車輪沖擊試驗機比對方法上首先要考慮檢測出試驗機的沖擊能力，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°車輪沖擊試驗機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13°車輪沖擊試驗機的性能。

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°沖擊機底座主軸的法蘭盤上，另一端連接負荷傳感器。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驗室的測試數(shù)據(jù)，給出試驗機比對的定量條件，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）。通過理論計算和仿真驗證，得出對應(yīng)的最大沖擊力值約100kN左右，故選擇輪輻式，最大負荷200 kN，相對誤差是≤0.1% 的負荷傳感器。

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：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、一邊進行頻譜分析，示波采樣分析同時進行；自動捕捉?jīng)_擊力信號最大值，自動計算沖擊時間。

INV3062T系列24位高性能數(shù)據(jù)采集儀，基于改進的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，形成具有一百余項先進技術(shù)的高性能數(shù)據(jù)采集和信號處理系統(tǒng)。可以實現(xiàn)無線傳輸數(shù)據(jù)，確保沖擊試驗人員的安全。

3.4 自動生成檢測報告

為了能夠達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)置測量報告模板，根據(jù)采集數(shù)據(jù)自動生成測量報告并自動存儲到指定路徑。

4　編制13°車輪沖擊試驗機比對結(jié)果一致性確認方法

檢測實驗室比對中，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)果對理論計算值的影響，在檢測實驗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)計量來代替諸如平均值、標準偏差等易受離群值影響的統(tǒng)計量。

結(jié)合前文所述的定量條件，通過采集實驗數(shù)據(jù)，對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出各個實驗室均可以接受的結(jié)論，沖錘質(zhì)量與沖擊力的相關(guān)性R值≥0.98，不同實驗室的13°車輪沖擊試驗機，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°車輪沖擊機沖擊力比對測試系統(tǒng)，結(jié)合國際實驗室的比對數(shù)據(jù)，針對13°車輪沖擊機的沖擊性能，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°車輪沖擊機比對方法，對實驗數(shù)據(jù)處理，對結(jié)果一致性進行量化。

參考文獻：

[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 沖擊試驗方[S].2012.

[3]臧孟炎,秦濤.鋁合金車輪13°沖擊試驗仿真分析. 機械工程學(xué)報[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：車輪檢測實驗室的技術(shù)、管理工作。