CRH3型动车组总装车体均衡4点称重研究.doc

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:1007~034(2011)06-0033~2 CRH3~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=∑XG G0Yo=∑YG G0Z0=∑ZG Go=∑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:2011—07—09 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 , G y0:1圭l,DGGoi1 i=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17375 mm,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) J—X2=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.(Yo—Y2)(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=(1455±29.1)mm,即规定CRH3车体横向重 心与车体几何中心偏差范围为[一29,29]mm. 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4 34 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: 12 FE=(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