本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)向架電機吊架用板式彈簧節(jié)點的尺寸誤差輔助檢測裝置及其使用方法領(lǐng)域，具體涉及一種板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

CRH380系列轉(zhuǎn)向架電機吊架采用兩個板式彈簧的懸架形式，如圖1至圖2所示，板式彈簧1包括橡膠節(jié)點固定桶1-1、彈簧形變段1-2和矩形連接端面1-3，其三者是彈簧鋼板卷曲成型的一體件。橡膠節(jié)點固定桶1-1包括內(nèi)徑為r₂的節(jié)點安裝腔1-1-1和外徑為r₁的桶狀側(cè)外壁，矩形連接端面1-3是寬度為k、厚度為D₃的矩形平板，其平板中心設(shè)有彈簧連接端面通孔1-3-1?；鶞拭鍮是矩形連接端面1-3厚度方向上的中間平面，基準面B到矩形連接端面1-3的上、下兩個端面A的距離均為d，矩形連接端面1-3的厚度D₃＝2d。如圖3所示，在圖紙設(shè)計的標準尺寸下，基準面B恰好通過橡膠節(jié)點固定桶1-1的旋轉(zhuǎn)軸線L₁，基準面B與上端面A之間的標準距離為d。

如圖4至圖5所示，橡膠節(jié)點2的中心設(shè)有節(jié)點通孔2-1，橡膠節(jié)點2的旋轉(zhuǎn)軸線為L₂。在板式彈簧1應用之前向其橡膠節(jié)點固定桶1-1內(nèi)嵌入還需將橡膠節(jié)點2，并使其二者以過盈配合的形式固連。后續(xù)安裝中，以橡膠節(jié)點2自身的節(jié)點通孔2-1的旋轉(zhuǎn)軸線L₂替代橡膠節(jié)點固定桶1-1的旋轉(zhuǎn)軸線L₁，作為板式彈簧1與橡膠節(jié)點2裝配體的共同旋轉(zhuǎn)軸線。通過橡膠節(jié)點2的旋轉(zhuǎn)軸線為L2且平行于與矩形連接端面1-3的上端面A的新基準面C在理論上應與基準面B完全重合。新基準面C與矩形連接端面1-3的上端面A之間的距離值，即定義為板式彈簧的水平位置差S，當基準面B與上端面A之間的間距△S恰為d，板式彈簧的水平位置差S＝|△S-d|＝0。

然而，如圖6至圖7所示，由于在將橡膠節(jié)點2壓裝到橡膠節(jié)點固定桶1-1內(nèi)以形成板式彈簧裝配體的過程中，誤差形變不可避免，因此，橡膠節(jié)點2自身的旋轉(zhuǎn)軸線L₂與橡膠節(jié)點固定桶1-1的旋轉(zhuǎn)軸線L₁二者之間必然存在偏心誤差e，該偏心誤差e的存在往往導致矩形連接端面1-3厚度方向上中間的基準面B至通過橡膠節(jié)點固定桶1-1的旋轉(zhuǎn)軸線L₁，卻無法同時通過橡膠節(jié)點2自身的旋轉(zhuǎn)軸線L₂，即：造成橡膠節(jié)點2自身的旋轉(zhuǎn)軸線L₂與基準面B不共面。這進一步造成前述通過橡膠節(jié)點2的旋轉(zhuǎn)軸線為L₂且平行于與矩形連接端面1-3的上端面A的新基準面C無法與基準面B重合，其二者之間存在由偏心誤差e而引入的距離偏差。在此情況下，基準面B與上端面A之間的間距△S≠d，板式彈簧的水平位置差S＝|△S-d|≠0。

為了滿足板式彈簧節(jié)點裝配體安裝精度的要求，必須精確測量并獲得板式彈簧裝配體的水平位置差S，以便在后續(xù)安裝中依據(jù)該水平位置差S對電機另一側(cè)的另外一個板式彈簧裝配體做篩選配對的參考量或做為誤差矯正的補償量。

目前，對于板式彈簧裝配體的水平位置差S的檢測方式主要是通過3D坐標測量機測量實現(xiàn)，但使3D坐標測量機時需要同時滿足諸多測量條件，流程繁瑣。例如，其使用3D坐標測量機需對板式彈簧裝配體進行測量時，需在測量前對待測量的板式彈簧裝配體表面進行脫漆處理并按給定的姿態(tài)定位以建立3D測量坐標系，此外測量過程前和測量過程中，工件需始終滿足恒溫條件，另外，在完成測量后，仍需對脫漆后的工件進行補漆處理，這些繁瑣的測量流程都導致3D坐標測量機對板式彈簧裝配體水平位置差S的測量效率低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有利用3D坐標測量機對板式彈簧裝配體水平位置差S的測量過程，其條件嚴苛繁瑣、效率低下，不能很好地滿足板式彈簧裝配體對水平位置差S的測量需求的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置及其使用方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：

板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置，其包括軸線定位桿、板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座、側(cè)方支架、絲杠驅(qū)動機構(gòu)和矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)，所述軸線定位桿的外徑與橡膠節(jié)點中心的節(jié)點通孔的內(nèi)徑相同；板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座包括水平基座、矩形連接端面限位座和軸線定位桿高度輔助測量座；矩形連接端面限位座和軸線定位桿高度輔助測量座分別固連在水平基座前后兩端的上端面上，軸線定位桿高度輔助測量座包括兩個完全相同的輔助測量墊塊，其二者平行放置，在墊塊的上端面設(shè)有數(shù)顯內(nèi)卡鉗定位凸臺；矩形連接端面限位座的上端面設(shè)有貫通的矩形凹槽，在矩形凹槽的底面中心設(shè)有彈簧連接端面通孔定位銷；所述矩形凹槽的開槽方向與軸線定位桿高度輔助測量座的開口方向相同；側(cè)方支架包括豎直支架板和支撐平臺，豎直支架板與水平基座的外側(cè)壁垂直固連，支撐平臺位于矩形連接端面限位座的上方，其二者平行，支撐平臺垂直固連于豎直支架板的側(cè)壁上；絲杠驅(qū)動機構(gòu)包括絲桿、手輪、絲杠螺母和軸承，所述絲杠螺母與支撐平臺垂直并固連，絲桿的中段與絲杠螺母螺紋連接，其二者共同形成絲杠機構(gòu)；手輪固連于絲桿的頂端，軸承的內(nèi)圈同軸固連于絲桿的下端；所述矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)包括壓緊盤和三個壓緊柱，壓緊盤通過其自身的中心通孔與軸承的外圈固連，三個壓緊柱的上端均固連于壓緊盤的下端面。

上述矩形凹槽的底面到水平基座上端面的高度所述軸線定位桿高度輔助測量座的上端面到水平基座上端面的高度h₁是已知的常數(shù)且H＞h₁＞0；彈簧連接端面通孔定位銷的內(nèi)徑與連接端面通孔的內(nèi)徑相同。

上述彈簧連接端面通孔定位銷與絲桿同軸，彈簧連接端面通孔定位銷的高度等于矩形連接端面的厚度；矩形凹槽的寬度≥矩形連接端面的寬度；三個壓緊柱按照120°的圓周間隔環(huán)繞壓緊盤1通過其自身的中心通孔均勻分布。

上述板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置的使用方法，其包括如下步驟：

步驟一：用游標卡尺分別測量矩形連接端面的厚度值D₃和板式彈簧的外壁半徑值r₁以及板式軸線定位桿的外壁半徑值r₃；然后，根據(jù)公式計算求得矩形凹槽的底面到水平基座上端面的高度值H；再用游標卡尺測量軸線定位桿高度輔助測量座的上端面到水平基座上端面的高度值h₁；在根據(jù)公式D₂＝H-h₁計算軸線定位桿高度輔助測量座的上端面到矩形凹槽的底面的豎直高度值D₂；

步驟二：將軸線定位桿插入橡膠節(jié)點中心的節(jié)點通孔內(nèi)，并使板式軸線定位桿成為板式彈簧裝配體的臨時實體芯軸；

步驟三：通過旋轉(zhuǎn)手輪令絲桿轉(zhuǎn)動，并使絲桿相對于其絲杠螺母向上運動，同時，矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)在絲杠驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下也向上抬升，三個壓緊柱逐漸與矩形連接端面限位座遠離；

步驟四：將包含板式彈簧、橡膠節(jié)點和軸線定位桿的板式彈簧裝配體水平放置在板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座上，將橡膠節(jié)點固定桶沿軸向放置于軸線定位桿高度輔助測量座的兩個輔助測量墊塊之間，并使橡膠節(jié)點固定桶外側(cè)壁的最底端與水平基座的上端面相切；再將矩形連接端面上的連接端面通孔同軸套在彈簧連接端面通孔定位銷上；

步驟五：逆向旋轉(zhuǎn)手輪并使絲桿驅(qū)動矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)向下運動，直至三個壓緊柱均分別壓緊矩形連接端面的上端面A時，停止轉(zhuǎn)動手輪；

步驟六：用數(shù)顯內(nèi)卡鉗測量板式軸線定位桿的外側(cè)壁最底端到軸線定位桿高度輔助測量座的上端面的距離值D₁；

步驟七：將步驟一所述矩形連接端面的厚度值D₃、板式軸線定位桿的外壁半徑值r₃、軸線定位桿高度輔助測量座的上端面到矩形凹槽的底面的豎直高度值D₂以及步驟六所述板式軸線定位桿的外側(cè)壁最底端到軸線定位桿高度輔助測量座的上端面的距離值D₁的數(shù)值分別代入公式

△S＝D₃-(r₃+D₁-D₂)……(1)

并通過式(1)計算求解通過橡膠節(jié)點的旋轉(zhuǎn)軸線為L₂且平行于與矩形連接端面的上端面A的新基準面C與矩形連接端面上端面A之間的間距值△S；

步驟八：將步驟一所述矩形連接端面的厚度值D₃和步驟七所述新基準面C與矩形連接端面上端面A之間的間距值△S均代入板式彈簧的水平位置差求解公式：

$S=\left|\mathrm{\Δ}S-d\right|=\left|\mathrm{\Δ}S-\frac{D_3}{2}\right|......\left(2\right)$

式(2)中，S即為所求的板式彈簧的水平位置差。

本發(fā)明的有益效果是：該板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置利用絲杠驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動帶有三個壓緊柱的矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)將矩形連接端面精確定位，并利用特別設(shè)計的板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座保障板式彈簧裝配體完全處于無任何重力變形的自然狀態(tài)，以確保對板式彈簧節(jié)點水平位置差數(shù)值的精準測量。該裝置結(jié)構(gòu)簡單實用，操作方便，成本低廉等優(yōu)點。此外，本發(fā)明所給出的板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測方法具有計算步驟簡單可靠、檢測結(jié)果精度高、所需全部過程參數(shù)均易于測量和獲取等優(yōu)點，有效克服了舊有3D坐標測量機對嚴苛測量環(huán)境的依賴和限制，并大幅簡化了測量流程，因此，本發(fā)明能夠很好地滿足板式彈簧裝配體對水平位置差的測量需求。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有板式彈簧的立體圖；

圖2是圖1的側(cè)視圖；

圖3是圖2中I部分的局部放大圖；

圖4是現(xiàn)有板式彈簧與橡膠節(jié)點的裝配關(guān)系分解示意圖；

圖5是現(xiàn)有包含板式彈簧與橡膠節(jié)點的板式彈簧裝配體的立體圖；

圖6是圖5的側(cè)視圖；

圖7是圖6中II部分的局部放大圖；

圖8是本發(fā)明軸線定位桿與現(xiàn)有板式彈簧裝配體裝配關(guān)系分解示意圖；

圖9是現(xiàn)有板式彈簧裝配體與本發(fā)明軸線定位桿的裝配示意圖；

圖10是本發(fā)明板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置的立體圖；

圖11是未包含本發(fā)明軸線定位桿的圖10的側(cè)視圖；

圖12是本發(fā)明板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座、側(cè)方支架以及絲杠螺母的立體圖；

圖13是未包含絲杠螺母的本發(fā)明的絲杠驅(qū)動機構(gòu)與矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)的立體圖；

圖14是圖11中III部分的局部放大圖；

圖15是本發(fā)明板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置的應用示意圖；

圖16是圖15的側(cè)視圖；

圖17是是圖15中IV部分的局部放大圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

如圖10至圖15所示，本發(fā)明板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置包括軸線定位桿3、板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座4、側(cè)方支架5、絲杠驅(qū)動機構(gòu)6和矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)7，軸線定位桿3的外徑與橡膠節(jié)點2中心的節(jié)點通孔2-1的內(nèi)徑相同。板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座4包括水平基座4-1、矩形連接端面限位座4-2和軸線定位桿高度輔助測量座4-3。

矩形連接端面限位座4-2和軸線定位桿高度輔助測量座4-3分別固連在水平基座4-1前后兩端的上端面上，軸線定位桿高度輔助測量座4-3包括兩個完全相同的輔助測量墊塊，其二者平行放置，在墊塊的上端面設(shè)有數(shù)顯內(nèi)卡鉗定位凸臺4-3-1。矩形連接端面限位座4-2的上端面設(shè)有貫通的矩形凹槽4-2-1，在矩形凹槽4-2-1的底面中心設(shè)有彈簧連接端面通孔定位銷4-2-2。矩形凹槽4-2-1的開槽方向與軸線定位桿高度輔助測量座4-3的開口方向相同。

側(cè)方支架5包括豎直支架板5-1和支撐平臺5-2，豎直支架板5-1與水平基座4-1的外側(cè)壁垂直固連，支撐平臺5-2位于矩形連接端面限位座4-2的上方，其二者平行，支撐平臺5-2垂直固連于豎直支架板5-1的側(cè)壁上。

絲杠驅(qū)動機構(gòu)6包括絲桿6-1、手輪6-2、絲杠螺母6-3和軸承6-4，絲杠螺母6-3與支撐平臺5-2垂直并固連，絲桿6-1的中段與絲杠螺母6-3螺紋連接，其二者共同形成絲杠機構(gòu)。手輪6-2固連于絲桿6-1的頂端，軸承6-4的內(nèi)圈同軸固連于絲桿6-1的下端。

矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)7包括壓緊盤7-1和三個壓緊柱7-2，壓緊盤7-1通過其自身的中心通孔與軸承6-4的外圈固連，三個壓緊柱7-2的上端均固連于壓緊盤7-1的下端面。

矩形凹槽4-2-1的底面到水平基座4-1上端面的高度軸線定位桿高度輔助測量座4-3的上端面到水平基座4-1上端面的高度h₁是已知的常數(shù)且H＞h₁＞0，軸線定位桿高度輔助測量座4-3制作成型后，h₁可由實際測量得到。彈簧連接端面通孔定位銷4-2-2的內(nèi)徑與連接端面通孔1-3-1的內(nèi)徑相同。

彈簧連接端面通孔定位銷4-2-2與絲桿6-1同軸，彈簧連接端面通孔定位銷4-2-2的高度等于矩形連接端面1-3的厚度。矩形凹槽4-2-1的寬度≥矩形連接端面1-3的寬度。三個壓緊柱7-2按照120°的圓周間隔環(huán)繞壓緊盤7-1通過其自身的中心通孔均勻分布。

具體應用本發(fā)明的板式彈簧節(jié)點水平位置差的快速檢測裝置時，按照如下步驟進行所求的板式彈簧的水平位置差S的檢測：

步驟一：如圖16至圖17所示，用游標卡尺分別測量矩形連接端面1-3的厚度值D₃和板式彈簧1的外壁半徑值r₁以及板式軸線定位桿3的外壁半徑值r₃。然后，根據(jù)公式計算求得矩形凹槽4-2-1的底面到水平基座4-1上端面的高度值H。再用游標卡尺測量軸線定位桿高度輔助測量座4-3的上端面到水平基座4-1上端面的高度值h₁。在根據(jù)公式D₂＝H-h₁計算軸線定位桿高度輔助測量座4-3的上端面到矩形凹槽4-2-1的底面的豎直高度值D₂。

步驟二：如圖8至圖9所示，將軸線定位桿3插入橡膠節(jié)點2中心的節(jié)點通孔2-1內(nèi)，并使板式軸線定位桿3成為板式彈簧裝配體的臨時實體芯軸，此時，板式軸線定位桿3自身的旋轉(zhuǎn)軸線L₃于插入橡膠節(jié)點2中心的節(jié)點通孔2-1的旋轉(zhuǎn)軸線L₂完全重合。

步驟三：通過旋轉(zhuǎn)手輪6-2令絲桿6-1轉(zhuǎn)動，并使絲桿6-1相對于其絲杠螺母6-3向上運動，同時，矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)7在絲杠驅(qū)動機構(gòu)6的驅(qū)動下也向上抬升，三個壓緊柱7-2逐漸與矩形連接端面限位座4-2遠離。

步驟四：將包含板式彈簧1、橡膠節(jié)點2和軸線定位桿3的板式彈簧裝配體水平放置在板式彈簧裝配體姿態(tài)保持座4上，將橡膠節(jié)點固定桶1-1沿軸向放置于軸線定位桿高度輔助測量座4-3的兩個輔助測量墊塊之間。再將矩形連接端面1-3上的連接端面通孔1-3-1同軸套在彈簧連接端面通孔定位銷4-2-2上，使矩形連接端面1-3的軸線位置固定，并保障前述的板式彈簧裝配體完全處于完全夾緊的待測量狀態(tài)之下。

步驟五：逆向旋轉(zhuǎn)手輪6-2并使絲桿6-1驅(qū)動矩形連接端面定位壓緊機構(gòu)7向下運動，直至三個壓緊柱7-2均分別壓緊矩形連接端面1-3的上端面A時，停止轉(zhuǎn)動手輪6-2，此時，矩形凹槽4-2-1與矩形連接端面1-3的下方端面實現(xiàn)密貼。

步驟六：采用Kroeplin公司生產(chǎn)的F615型數(shù)顯內(nèi)卡鉗測量板式軸線定位桿3的外側(cè)壁最底端到軸線定位桿高度輔助測量座4-3的上端面的距離值D₁。定位凸臺4-3-1起到測量基準面的定位作用，使用數(shù)顯內(nèi)卡鉗時，將其測量點垂直靠在定位凸臺4-3-1的側(cè)壁上以避免測量基準面的夾角偏差，起到一步降低測量誤差的作用。

步驟七：將步驟一矩形連接端面1-3的厚度值D₃、板式軸線定位桿3的外壁半徑值r₃、軸線定位桿高度輔助測量座4-3的上端面到矩形凹槽4-2-1的底面的豎直高度值D₂以及步驟六板式軸線定位桿3的外側(cè)壁最底端到軸線定位桿高度輔助測量座4-3的上端面的距離值D₁的數(shù)值分別代入公式

△S＝D₃-(r₃+D₁-D₂)……(1)

并通過式(1)計算求解通過橡膠節(jié)點2的旋轉(zhuǎn)軸線為L₂且平行于與矩形連接端面1-3的上端面A的新基準面C與矩形連接端面1-3上端面A之間的間距值△S。

步驟八：將步驟一矩形連接端面1-3的厚度值D₃和步驟七新基準面C與矩形連接端面1-3上端面A之間的間距值△S均代入板式彈簧的水平位置差求解公式：

$S=\left|\mathrm{\Δ}S-d\right|=\left|\mathrm{\Δ}S-\frac{D_3}{2}\right|......\left(2\right)$

式(2)中，S即為所求的板式彈簧的水平位置差。