CRH3型动车组总装车体均衡4点称重研究

CRH3型动车组总装车体均衡4点称重研究试验检测文章编号:1007034(2011)06-00332CRH3动车组总装车体均衡4点称重研究李莹,栗木功,成桂富,孙易安(北车唐山轨道客车有限责任公司,河北唐山063035)摘要:通过建立CRH3型动车组总装结束后车体的重量力学模型,分析了动车组总装车体的重心分布;采用均衡4点称重技术,检测并调整车体的重量分布,控制车体重量偏差.关键词:CRH3型动车组;重心分布;称重技术中图分类号:U260.17文献标识码:B本文综合国内外动车组制造经验,以二系为界限,基于AST均衡4点称重技术,阐述了CRH3型动车组车体部分平面重心的分布和调整依据.1建立车体力学模型CRH3型动车组总装工序结束后,车体总重量为:G0=2G铝结构+G涂装材料+G子部件(1)4点称重时,空间力系由车体的总重G和4个支撑点的支撑力G,G,G,G:构成,如图1所示.设车体由n个子部件构成,各子部件的重量为G,子部件的重心位置为(X,Yi,Zi),车体的实际重心位置(.,z.),根据静态物体力系平衡和力矩平衡方程可得式(2):GoXo=XGG0Yo=YGG0Z0=ZGGo=G(2)根据式(2),理论上可以计算出车体重量G,但实际制造过程中,子部件的实际重量存在偏差,且数量巨大,重量累计计算无法实现.通过均衡4点称重方式,可以解决车体实际重量测量工作.车辆处于水平状态时,测量G,G,G:,G:4点的支撑力,然后根据力矩平衡方程(3),(4),(5)可计算出总装后的车体总重和重心位置:收稿日期:20110709作者简介:李莹(1983一),男,工程师,本科.图1车体空间力系示意图G一.G.=14,Gy0:1圭l,DGGoi1i=1,2,3,4(3)i=1,2,3,4(4)i=1,2,3,4(5)其中:G为称重仪支撑点的支撑力/kN;X,Yp为支撑点的纵,横向坐标值/mm.2车体平面重心计算动车组4点称重纵向支撑点间距为17375mm,横向支撑点间距为2910mm.2.1纵向重心计算建立车体纵向空间受力关系(见图2),按照空间力矩平衡关系可得式(6),(7),(8):图2车体纵向空间力系示意图33试验检测机车车辆工艺第6期2011年12月G.(X一X:)=G.(X.一X)(6)G.(一X)=G.(.一.)(7)JX2=17375mm(8)车体均衡4点称重时:G,G可通过称重设备直接On,4量出数值,根据式(3),(6),(7),(8),可以计算车体的纵向重心位置.2.2横向重心计算建立车体横向空间受力关系(见图3),同理,按照空问力矩平衡关系可得式(9),(10),(11):Z图3车体横向空司力系不恿图G(y.一Y)=G.(YoY2)(9)G(y2一Y.)=G.(】,0一Y.)(10),2一Y=2910mm(11)车体均衡4点称重时,GG可通过称重设备直接测量出数值,根据式(3),(9),(10),(11),可以计算出车体的横向重心位置l,n.2.3横向重心偏差计算根据设计要求,CRH3车体横向重量偏差(L,R)应不大于2%,这样,根据重量偏差计算公式:s=孑.%2%(2)将式(9),(10)代入(12)求得:;100%2%(13)设Y=0,则Y2=2910mm,代人式(13)可得:Yo=(145529.1)mm,即规定CRH3车体横向重心与车体几何中心偏差范围为一29,29mm.3车体重心检测工艺3.1检测方法(1)将AST称重仪支点顶在车体A(1),日(1R),C(2),D(2R)4点工装支撑位.(2)使用激光尺测量4,曰,c,D4点的水平高度,将数值输入称重系统,称重台自动进行车体调平.重复测量并再次将数值输入称重系统,直至4点水平.(3)进入称重调整程序,系统自动检测出车体434点的角荷载力F,称重仪自动运行,调整4点高度,进行车体支撑点应力释放,达到4点支撑力近似均衡,称重程序计算出4点标准差最小的数据组合,输出最终的4点角荷载力F,.然后,去除四角支撑工装重量F,并通过公差补偿公式(14),计算车体4点实际的角荷载力FE值:12FE=(F,一F)(,一F)(14)(4)根据4点角荷载力与转向架支撑力的力矩平衡关系,可计算出最终的车体支撑力,此支撑力为真实的车体对转向架的静载荷力.(5)系统根据式(4),(5)自动计算出车体的平面重心位置,然后根据重心偏差范围自动验证重心数据是否合格,如果超差可重复调整标准差值,寻求最优的数据组合,直至满足重心位置要求.(6)系统数据达到理想状态后,输出重量测量报告.(7)车体重量调整均衡后,测量AST称重仪调整过程中的升降尺寸,使用调整垫对支撑点高度进行补偿,保证车辆落成时,上车与转向架接触面处于同一水平面.3.2统计分析车体总装结束后,制造装配公差和实际重量分布会对车体造成一定程度的扭曲,对角总载荷F.,F,之间一定存在差值8,见下式(15),差值越大,车体重量偏心度影响越大.rFJ=GJL+G22F2=GlR+G2L(15)【:!FIF.I4结束语通过对CRH3型动车组总装车体的力学模型分析和重心计算,推导出总装车体的重心范围,为车体重量调整提供了理论依据.应用AST称重仪测量总装车体的重心实际位置,并通过四角重量均衡无应力计算均布车体重量,将车辆重心调整到理论范围内,降低车辆整体落成后轮(轴)重超差风险,提高轮(轴)重试验的通过率.参考文献:1杨振祥,黄晓蓉,韩锟,等.机车重心位置的检测及对调簧的影响J.铁道机车车辆,2007.2曾海燕.地铁车辆的车体调簧1:艺研究J.电力机车与城轨车辆,2006.(编辑:匡玲)