13°车轮冲击试验机比对方法的研究

唐德彬等

摘 要：为了满足检测实验室间比对的要求，通过试验方法，科学合理地制定出13°车轮冲击试验机比对方法，并且构建了比对测试系统，达到了比对的目的，并且填补了国内相关领域的空白。

关键词：检测实验室；比对；13°车轮冲击试验机；一致性

1 检测实验室间比对的定义及目的

1.1 比对的定义

实验室间比对，是按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似的物品进行测量或检测的组织、实施和评价[1]。

1.2 比对的目的

比对的目的是：（1）客观验证实验室的检测能力，充分说明实验室在其检测范围内，能够做到测得出结果，测量的结果准确，同时测得结果具有一致可比性；（2）支撑并且验证申请认可领域的检测能力；（3）针对同类实验室的检测数据和结果，达成互认互信，奠定实验室间合作基础；（4）为查找、解决问题，提升检测能力和水平提供实验数据依据；（5）开展与同类实验室之间的技术交流；（6）提升检测自信力和为检测创新提供技术支持；（7）验证实验室质量管理的有效性，提高实验室质量管理的能力。

1.3 检测实验室间比对的重要性

随着中国加入WTO，计量检测领域逐步与国际计量组织接轨。尤其显著的是，国内很多检测实验室通过了CANS认可，实验室之间的检测结果互认，直接减少了检测结果的等待时间，缩短了产品开发周期，大大提高了生产效率。

但是，这种生产效率的提高是建立在检测结果互信互认的基础之上，不同实验室之间的互信互认又是建立在能力比对的基础之上，由此可见，实验室之间的比对重要性。

2 车轮检测实验室的13°车轮冲击试验机比对试验

2.1 13°车轮冲击试验机的组成

以13°车轮冲击试验机为例，改试验机由机架，重锤，弹簧，13°车轮支架，橡胶垫，以及控制系统等组成[2]。

该实验设备主要用于铝合金轮毂的可靠性能检测，用途是进行铝合金轮毂13°冲击实验，同时该设备还承担模具开发、样轮验证、主机组装厂比对等试验任务。

2.2 针对13°车轮冲击试验机的比对

由于13°冲击试验机具有可以溯源的定量条件，可以实现检测条件的一致性及稳定性，而检测对象——铝合金轮毂的稳定性能则具有较大的波动性，因此，为了保证铝合金轮毂13°冲击实验的稳定、准确和一致性，经常会对13°车轮冲击试验机做实验室间的比对试验，以排除由实验设备间的差异性而造成的检测结果的差异性。此种比对试验经常发生于轮毂供应商的检测实验室与汽车主机组装厂的检测实验室之间。

我国汽车工业处于发展期，对汽车零件的质量检测标准尚未形成一套完整质量体系，以13°车轮冲击试验机为例，该检测设备的整机检测在国内尚未处于空白。通常，针对13°车轮冲击试验机的比对仅局限于该检测设备的定量条件，如角度，挠度以及重锤重量等常规量值的比对，对试验机的冲击力、接触时间等冲击关键参数还停留在仿真状态，无法以实验形式进行验证。

针对上述实际情况，开展13°车轮冲击试验机冲击力比对方法的研究工作，建立13°车轮冲击试验机整机的比对方法，致力于填补国内空白。该研究工作由设计制作13°车轮冲击机力测试系统和编制冲击力的测试方法组成。

3 13°车轮冲击试验机比对方法的建立——冲击力检测系统

由于13°车轮冲击试验机主要是来验证轮毂的抗冲击性能，以检验车轮的安全性[3]，因此，在建立13°车轮冲击试验机比对方法上首先要考虑检测出试验机的冲击能力，即冲击力及接触时间2个重要测试量。

利用冲击力传感器和专用工装来测试13°车轮冲击试验机冲击力是一种新的测试方法。该测试方法采用与检测车轮耐冲击力一致的方法，用固定程序参数自动采集冲击力，能检测出车轮冲击瞬间受到的冲击力的大小，可量化给出数值，能更量化评价13°车轮冲击试验机的性能。

3.1 冲击力检测装置制作

模拟车轮安装状态，采用带13°角的连接板，一端固定在13°冲击机底座主轴的法兰盘上，另一端连接负荷传感器。如图1冲击力检测装置所示。

3.2 冲击力传感器选型

参照国际同类检测实验室的测试数据，给出试验机比对的定量条件，选用的冲锤质量600kg，在冲锤下落高度230mm（从传感器压头顶端开始测量）。通过理论计算和仿真验证，得出对应的最大冲击力值约100kN左右，故选择轮辐式，最大负荷200 kN，相对误差是≤0.1% 的负荷传感器。

3.3 冲击力比对系统组成

该系统由DASP智能数据采集和信号分析系统，INV 3062T采集仪，冲击力传感器，加速度传感器（可选）组成，如图2所示。

其中DASP-V10工程平台具有如下特点：超大容量连续采样（仅受硬盘大小限制），采样随启随停，并设计有示波-采样-回放流程，有效避免误采样；三思维采样，可一边采样、一边示波、一边进行频谱分析，示波采样分析同时进行；自动捕捉冲击力信号最大值，自动计算冲击时间。

INV3062T系列24位高性能数据采集仪，基于改进的CPCI工业总线，内置嵌入式电脑模块和硬盘存储，可选24位采集卡或24位双核采集卡，单台采集系统可达104通道并行采集，每通道最高采样频率均为102.4KHz，适合多通道、高速度、高精度的振动、噪声、冲击、应变、压力、电压等各种物理量信号采集，与DASP系列软件相连，形成具有一百余项先进技术的高性能数据采集和信号处理系统。可以实现无线传输数据，确保冲击试验人员的安全。

3.4 自动生成检测报告

为了能够达到自动快速采集冲击力波形数据，如图3所示，编写专用采集测试程序软件，内置测量报告模板，根据采集数据自动生成测量报告并自动存储到指定路径。

4 编制13°车轮冲击试验机比对结果一致性确认方法

检测实验室比对中，为了避免使用平均值结果中过大或过小的离群测量结果对理论计算值的影响，在检测实验室的比对中往往采用一些比较稳健的受离群值影响较小的统计量来代替诸如平均值、标准偏差等易受离群值影响的统计量。

结合前文所述的定量条件，通过采集实验数据，对实验数据进行统计分析，得出各个实验室均可以接受的结论，冲锤质量与冲击力的相关性R值≥0.98，不同实验室的13°车轮冲击试验机，冲击力比值控制限范围为1±0.02。

5 结束语

通过研究建立13°车轮冲击机冲击力比对测试系统，结合国际实验室的比对数据，针对13°车轮冲击机的冲击性能，主要解决了冲击力检测和接触时间检测方法的问题，在此基础上确立和完善了13°车轮冲击机比对方法，对实验数据处理，对结果一致性进行量化。

参考文献：

[1]SO/IEC 17043-2010 合格评定--熟练程度测试的一般要求[S].2010.

[2]GB/T 15704-2012 道路车辆 轻合金车轮 冲击试验方[S].2012.

[3]臧孟炎，秦涛.铝合金车轮13°冲击试验仿真分析. 机械工程学报[J].2010，46（02）：83-87.

作者简介：唐德彬（1975-），男，辽宁大连人，本科，主要从事：车轮检测实验室的技术、管理工作。endprint