浅谈车体静强度试验垂向加载工装设计与装配

任玉鑫，高超，康兴东

（青岛四方车辆研究所有限公司中铁试验，山东 青岛 266031）

车体垂向试验工装主要功能是在车体静强度试验时，施加模拟车内的设备以及载重的重量。我所车体静强度试验台拆迁后，已有的垂向加载试验工装不能在现有的试验台上使用，一般采用沙袋模拟车内设备及其载重的重量。采用沙袋加载，劳动强度大、试验效率低，而且达不到5S管理的要求。

1 垂向试验工装简介

1.1 已有垂向试验工装简介

已有试验工装主要有横向梁、吊拉螺栓、连接装置等组成，施加在车内的垂向反作用力通过吊拉螺栓和连接装置作用在地面的专用轨道上，如图1。

图1

1.2 新型垂向试验工装简介

新型试验工装主要有横向梁、吊拉螺栓、连接装置、组合半圆等组成。试验台拆迁后，试验台坐落在滚动试验台上面，无法在地面上固定垂向加载反作用力的轨道。施加在车内的垂向反作用力通过吊拉螺栓和连接装置作用在试验台纵向横梁上，以试验台纵向梁的自重和配重（用砝码）抵消车内垂向载荷的反作用力。图2为新型试验工装结构示意图。

图2 新型试验工装结构示意图

2 强度校核

2.1 横向梁强度校核

横向梁选用150mm×150mm×8mm的方管，材质为Q235，2个吊拉螺栓的中心距是4300mm，千斤顶距吊拉螺栓的距离是1075mm，最大设计载荷6t。

假设横向梁是一简支梁，如图3、4。

图3 横向梁受力简图

图4 弯矩图

查机械设计手册，150mm×150mm×8mm的方管截面模数为：Wx=Wy=188.25cm3

smax=M/Wx=(FL/8)/Wx=168MPa＜235MPa

所以，横向梁的强度满足要求。

2.2 吊拉螺栓强度校核

吊拉螺栓采用M30的螺杆，其截面积是：

S=π(D/2)2=3.14×(30/2)2=706.5mm2

s=(F/2)/S=41.6MPa＜235MPa

所以，吊拉螺栓的强度满足要求。

2.3 连接装置强度校核

连接装置由截面为160mm×20mm两块铁板焊接在一起，下方连接处开了M30的孔。对于单块板材，其最小截面面积为：

S=(160-30)×20mm2=2600mm2

应力为：s=(F/2/2)/S=5.7MPa＜235MPa

所以，连接装置的强度满足要求。

3 装配前准备工作

（1）借阅装配用图纸、装配工艺，弄清各零件间的装配关系。

（2）清理装配场地和确定零件摆放处。

（3）根据装配图及技术文件清单清点、标准件、外购件及装配所需的零件，以确定是否具备装配条件。

（4）检查零件、部件。

（5）检查零件是否有碰、划伤，如有轻微划伤，在不影响使用的前提下，要经技术质量部的技术人员进行认可。

（6）装配前应将零件上的铁屑、旱渣、毛刺、锐边清除干净。

（7）装配应严格按工艺要求执行，有问题及时与技术员联系。

4 车体静强度试验垂向加载工装组装

熟悉车体静强度试验垂向加载工装装配图和工艺，了解装配关系以确定零件装配顺序。

客车的位置要在静强度试验台中央，以确定垂向加载工装的位置。在静强度试验台上安装支撑杆，搭建支架，以防止垂向加载工装对车体的伤害。把杠杆图纸（尺寸4500mm×150mm×150mm）厚度为10mm，安装在客车窗户的中央，调整离窗户前后左右的距离。 根据杠杆的位置把吊拉卡子安装到静强度试验台m300丝杠上。

把吊拉装置跟支撑杆吊拉卡子连接在一起，成为一体。在车体内把枕木搭建构件摆放合理，使车体能均匀加载，在枕木上摆放油压千斤顶。进行预加载荷，以观察垂向加载工装的工作情况，根据情况进行调整，检查各部件的连接情况。

5 结语

车体静强度试验垂向加载工装优点：

（1）对客车车体无接触，确保车体不被损伤。

（2）安装方便，提高试验效率。

（3）试验的数值更加准确，提高试验精度。

（4）垂向加载工装在试验中调整方便。

（5）具有安全性。