孙丰晖
摘 要:文章以CRH380A及典型国内B型地铁为例,介绍了转向架构架高级别检修时的尺寸检测工艺要求,重点阐述了检测设备的选型、检测方案的制定等内容。结合实际操作过程,详细讨论了检测过程中的重要影响因素,有效保证了检测结果的准确性和稳定性。
关键词:构架检修;尺寸检测;三坐标
中图分类号:U279 文献标识码:A 文章编号:1674-1064(2020)09-0014-02
随着国内高速铁路及城市轨道的快速发展,动车组及地铁车辆的检修需求随之增大。转向架构架作为车辆的核心部件之一,为保证车辆的安全运行及掌握构架变形规律,一般高级别检修(如动车组五级修、地铁车辆架大修等)都要求对其关键尺寸进行检测(主要是承受重载部位,如横梁间距、侧梁间距、制动吊座间距等)。CRH380A及某B型地铁的转向架构架检修尺寸检测要求如图1所示。
1 检测方案
1.1 检测设备确定
根据构架尺寸检测的测量范围、精度要求(通常测量设备的最大允许误差应满足被测特种公差的1\3~1\10),检测设备选择如下:
采用接触式的固定三坐标测量设备(如桥式三坐标测量机),具有测量范围大、精度高、自动化程度高等优势,但具有对环境要求高、占地面积大、整备周期长(如同温时间)、投资较大等问题;适用于精度要求高、检测项点多的情况,如新制构架的尺寸检测等[1]。
采用便携式关节臂测量设备,具有占地面积小、操作灵活简便、环境要求小、投资少等特点;适用于检修时的构架检测;设备要求测量范围:≥φ3500mm,单点重复精度:≤0.06mm,空间长度示值误差:≤±0.08mm。
1.2 检测流程
1.2.1 分析检测项点
主要分析无法直接检测项点(如孔距、基于到车轴中心的距离等)的计算方法。借助第三个测量点,通过间接换算获得目标值;此类方法注意第三个测量点的稳定性,表面状态不良及容易变形的尽量不要选择。如检测孔距,检测圆孔内表面,形成圆形投影,计算圆心间距即可;基于到车轴中心的距离,由于车轴中心无法找到,可通过第三个基准面转化需求尺寸。
1.2.2 选择基准面
基准面一般选择大范围内的精加工基准块(如侧梁端部基准块)表面(如设计、新造加工基准面),重点考虑塑性变形较小、刚性较好的基准面,尽量避免使用通过测量特征状态的特征面和局部圆弧面。
1.2.3 制定检测流程
按照检测需求,建立坐标系(一般选用空间笛卡尔直角坐标系),确定测量点位,编制检测流程,并保证点位周边有足够的检测空间,确认需拆除部件;检测数据均为二维平面尺寸,但是测量设备检测的是三维空间尺寸,这就需选择基准面,利用投影转化尺寸[2]。
1.2.4 整备
根据需要拆除零部件,测量点周边区域(约10mm)需脱漆处理,漏出金属面,保证测量点的表面平整。
1.2.5 检测过程
按照检测流程提示进行点位的测量,对于出现异常的数据需重新复测。检测过后及时核对检测报告,最后进行油漆恢复及零部件安装。
2 检测影响因素
2.1 安装平台要求
便携式三坐标一般需固定在三脚架、真空吸盘、磁力吸盘等专用底座上,严禁将设备放置在容易变形的平台(如木质、薄钢板等)上。同时,应避免周围区域振动过大,要求被测构架需放置牢固,不能出现晃动情况。
2.2 人员要求
由于便携式关节臂三坐标是靠人工寻找确认点位,同时探针及被测表面粗糙度等因素,设备点位感应力对测量结果有一定影响,不同人员手感存在差异。因此,最好固化相关操作人员,减少人员导致的检测差异。
2.3 几何特征的选取
三坐标按照“预先编制检测方案—收集点位数据—建立检测模型”方式获得预期检测结果,因此点位选取十分重要,采点基本要求如下:
采点分割区域通常应均布在采集区域表面;采点具体位置不能规律分布,避免机械加工中存在的系统或周期误差,如一条周期性变形的直线等。
2.4 温度要求
虽然检测设备内置了温度检测及补偿程序,但是周围温度变化过快会影响检测结果。一般要求,5min内温度变化不大于5℃,工作环境温度满足10℃~40℃要求。
2.5 探针的校准及补偿
探针拆装、环境温度变化较大、长时间未使用时,都应该进行校准,校准时应符合环境要求(一般要求20±0.5℃,被校仪器的同温时间不小于4h,开机预热时间不小于0.5h),进行单点重复精度及空间长度示值误差的双重校准,具体可参照《JJF1408 关节臂式坐标测量机校准规范》执行。另外,设备检测输出为探针中心的坐标值,为输出测量点的实际坐标值,需在探针中心的坐标值上增加偏移量。在特征测量采点结束后,以补偿线为界限,向上(或线内)移动探针进行确认,则向线的下方(或线外)增加一个偏移量进行探针补偿,球形探针补偿原理如图2所示。
2.6 螺纹孔的检测
考虑到螺纹孔检测一般都是为了获得孔中心位置,因此探针直径最好小于等于螺距,采点时需保证探针放置在两螺牙中间位置,多次采点即可得到圆形,进而确定中心点位;但是一般球形探针的最小规格直径约1mm,无法按照上述要求检测小直径的螺紋孔(小于M8螺纹孔),所以需选用圆柱形探针检测螺纹孔,螺纹孔的检测如图3所示。
2.7 其余注意事项
参考新造检测方案(重点是基准面选取,辅助测量点选择等),结合便携式关节臂三坐标的特点制定方案。这样,对检测结果的一致性更好;检测过程中尽量避免构架移动位置,否则应重新选择检测基准面;设备开机预热时间不少于30min。
3 结语
转向架构架的全寿命尺寸检测对于了解构架的变形规律,掌握构架失效形式具有重要作用。因此,构架检修时应严格按照检修规程要求进行尺寸检测,尽量消除因操作不当、设备不良等原因导致的测量误差,文章对提高构架尺寸检测的准确性及一致性具有较高指导意义。
参考文献
[1] 孙睿.地铁车辆架修转向架检修布局及工艺探讨[J].现代城市轨道交通,2018(2):23.
[2] 赵传迅.动车组故障检修数据处理技术研究与应用[J].内燃机与配件,2019(17):177-178.