1、TB 中华人民共和国铁道行业标准 TB/T 30582002 铁路应用 机车车辆设备 冲击和振动试验 Railway applicationsRolling Stock equipment Shock and vibration tests 20020517发布 20021201实施 中华人民共和国铁道部 发布 前 言 本标准等同采用国际电工委员会IEC 61373：1999铁路应用 机车车辆 冲击和振动试验。 本标准的试验方法采用近代的随机振动试验，代替了传统的正弦振动试验，能更准确地模拟机车车辆设备振动的环境条件，从而使试验结果更真实地反映机车车辆设备的实际运行情况。 本标准的附录A、附录
2、B、附录C、附录D都是提示的附录。 本标准由株洲电力机车研究所提出。 本标准由株洲电力机车研究所归口并负责起草。 本标准起草人：毛远琪、言武、姜志新。 本标准为首次制定并发布。 1IEC前言 本标准包括了安装在铁路机车车辆上的机械、气动、电气和电子设备或部件(以下均简称为设备)的随机振动和冲击试验要求。随机振动是验证设备(或部件)的唯一方法。 本标准中的试验主要用于验证被试设备在铁路机车车辆正常环境条件下承受振动的能力。为了使之具有代表性，本标准采用了全世界各个机构提供的现场实测数据。 本标准不适用于特殊应用场合下因自感应产生的振动。 在执行和解释本标准时需要有工程判断能力和经验。 本标准用于
3、设计和验证，但并不排除采用其他方式(如正弦扫频)来保证机械和操作上的可靠性满足预期要求。为便于按本标准进行产品设计，在附录B中列出了指南，可供与设计时采用的其他方法进行比较。 被试品的试验量级仅仅取决于其在车上的位置(即车轴、转向架或车体安装)。 值得注意的是，为了获得随机振动时与产品性能有关的设计信息，试验可在样机上进行。但为了对设备进行验证，则必须从正常产品中抽取样品进行试验。 2铁路应用 机车车辆设备冲击和振动试验 Railway applicationsRolling Stock equipment Shock and vibration tests 1. 范围 本标准规定了对安装在铁
4、路机车车辆上的机械、气动、电气和电子设备或部件(以下简称为设备)进行的随机振动和冲击试验的要求。由于铁路环境的影响，设备将承受振动和冲击。为了保证设备的质量，必须模拟设备使用期限内的环境条件对其进行一段时间的试验。 可采用一系列方法进行模拟长寿命试验，这些方法都各有其优缺点，最常用的方法有： a) 幅值增强法：增强幅值，缩减时间； a) 时基压缩法：保留实际幅值而缩短时间； c) 幅值截取法：去除幅值较小(低于规定值)的时间段。 本标准采用以上a)所述的幅值增强法，与第2章中的引用标准一起，规定了对用于铁路机车车辆上的设备进行振动试验时的默认试验步骤。但是，制造商和用户也可根据事先达成的协议采
5、用其他一些标准。在这种情况下；可不按本标准进行验证。若能获得现场信息则可采用附录A的方法获取现场信息与本标准进行比较。 本标准主要适用于固定式轨道系统上的铁路机车车辆，但也适用于其他场合。对于采用空气轮胎或诸如无轨电车之类的其他运输系统，由于冲击和振动水平明显不同于固定式轨道系统，供货商和用户可在招标时就试验量级达成协议。建议按附录A中的指南来决定频谱和冲击时间及幅值。对于未按本标准的量级进行试验的项目，不得按本标准要求发放证书。 无轨电车就是其中一例，车体安装的设备可按本标准的1类设备进行试验。 本标准适用于单方向试验。多方向试验不在本标准的范围内。 根据设备在车上的位置，本标准采用的试验工
6、况分为三类。 1类车体安装 A级 车体上(或下部)直接安装的柜体、组件、设备和部件。 B级 车体上(或下部)直接安装的箱体内部的组件、设备和部件。 注：当设备安装位置不明时，应采用B级。 2类 转向架安装 安装在铁路机车车辆转向架上的柜体、组件、设备或部件。 3类 车轴安装 安装在铁路机车车辆轮对装置上的组件、设备或部件。 3注：对于安装在仅有一系悬挂的机车车辆(如棚车和敞车)上的设备，除非招标时另有协议，否则，车轴安装的设备应按3类进行试验，所有其他设备按2类试验。 试验费用取决于被试项目的重量、形状和复杂程度，所以在招标时供货商可提出符合本标准要求的、更为经济有效的方法。采用一致同意的替代
7、方法后，供货商有责任向用户或其代表证明其被试项目达到本标准的要求。一旦采用替代方法，则不得按本标准要求发放证书。 本标准用于评估安装在机车车辆主结构上的设备(或其上安装的部件)，不适用于对组成主结构的设备本身进行试验。在很多情况下，用户可能提出要做一些附加或特殊的振动试验，如： a) 安装或连接在已知的可能产生固定频率振动的振源上的设备。 b) 牵引电机、受电弓、受电靴、设计用于传递力和(或)力矩的悬挂部件和机械零件等设备，可能要按它们的特殊要求进行试验以确定它们能应用于铁路机车车辆上。在这些情况下，所有需要进行的试验都应在招标时一一协定。 c) 在用户指定的特殊环境下使用的设备。 2. 引用
8、标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GBT 2423.51995 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ea和导则：冲击 GBT 2423.111997 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fd：宽频带随机振动 一般要求 GBT 2423.121997 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Eda：宽频带随机振动高再现性 GBT 2423.131997 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Edb：宽频带随机振动 中再现性
9、GBT 2423.141997 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fdc：宽频带随机振动低再现性 GBT 2423.431995 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 元件、设备和其他产品在冲击(Ea)、碰撞(Eb)、振动(Pc和Fd)和稳态加速度(Ca)等动力学试验中的安装要求和导则 3. 定义 本标准采用GBT 2423.11，GBT 2423.12，GBT 2423.13，GB/T 2423.14的定义。 4. 总则 本标准目的在于揭示产品潜在的缺陷(或错误)。在铁路机车车辆上已知的振动和冲击环境下工作时，这些缺陷或错误可能导致故障。本标准不用于全寿命试验，然而，试验条件
10、足以在某种程度上证明设备在现场使用时具有规定的寿命。 试验之后，只要不产生机械损坏或性能降低，就可以认为符合本标准。 4本标准中的试验量级是参照附录A中的方法从环境试验数据推导出来的。这些数据由负责收集现场环境振动量级的机构提供。 根据本标准，必须进行以下试验： 功能性随机振动试验量级 施加的最小试验量级，用于证明在铁路机车车辆上可能的环境条件下使用时，被试设备能正常工作。 在试验进行之前，制造商和最终用户应就功能正常发挥的程度达成协议(见6.3.2)。功能性试验要求详见第8章。 功能性试验不适用于在模拟的使用条件下进行全面的性能评估。 模拟长寿命试验量级 该试验目的是证实在增强的环境条件下设
11、备机械结构的完好性。在此条件下不必检查设备的功能。模拟长寿命试验的要求详见第9章和第10章。 冲击试验 冲击试验目的是模拟使用过程中的偶然情况。在此试验过程中不必检查设备的功能，然而，有必要证明工作状态未曾改变，也没有产生机械位移或损坏。这些情况应该在最后的试验报告中清楚地说明。 5. 试验次序 可以按以下次序进行试验： 首先做增强随机振动量级的垂向、横向和纵向模拟长寿命试验；其次做垂向、横向和纵向冲击试验；然后(仅当指明或协议时)做运输和装卸试验；最后做垂向、横向和纵向功能性随机试验。 注：运输和装卸试验不是本标准所要求的，因此不包括在本标准中。 试验次序可以改动，以避免重复。改动后的试验次
12、序应记录在试验报告中。在模拟长寿命试验之前和之后，应按6.3.3进行性能试验，并将传递函数进行比较，以检查在模拟长寿命试验之后是否发生变化。 试验大纲中应该指明振动的位置和方向，并记录在试验报告中。 6. 试验站需要的其他信息 注1：一般信息参见GBT 2423.11，GBT 2423.12，GBT 2423.13，GBT 2423.14。 注2：部件安装的一般情况参见GBT 2423.43。 6.1. 被试设备的安装和定位 应该按实际要求(包括弹性安装)，直接或通过夹具将被试设备安装在试验装置上。 由于安装方式对结果有较大的影响，试验报告中应详细记录实际安装方式。 除非另有协议，应按设备的正
13、常工作方位进行试验，试验时不能采取特殊防护措施来消除电磁干扰、发热或其他因素对被试设备的使用和性能产生的影响。 夹具在试验的频率范围内应尽可能不产生共振，无法避免时，应分析共振对被试设备性能的影响，并在试验报告中进行说明。 6.2. 参考点和控制点 5应在参考点、有时是控制点(相对于设备的固定点而言)进行测量，以确定是否满足试验要求。 当设备的很多小零部件安装在同一个夹具上试验时，且如果安装夹具的最低共振频率高于试验频率的上限，则选取夹具和振动台的固定点作为参考点和(或)控制点，而不选取试验样品和夹具的固定点作为参考点和(或)控制点。 6.2.1. 固定点 固定点是被试设备与夹具或振动试验台面
14、相接触的那一部分，是实际使用时固定被试设备的点。如果设备上的安装机构本身作为夹具，则应将安装机构而不是被试设备作为固定点。 6.2.2. 控制点 控制点一般来说就是固定点，它应该尽可能靠近固定点，并且其控制用传感器一定要与固定点刚性连接。只有或少于四个固定点时，每个点都用作控制点。这些点的振动不应低于规定下限。试验报告中应详细说明所有的控制点。如果设备的零件较小、重量较轻、机械结构不太复杂而不必采用多个控制点时，应在试验报告中说明控制点的数目和位置。 6.2.3. 参考点 参考点是为证实试验要求是否满足而选取的一个点，以便测量参考信号。参考点能代表被试设备的运动情况，它可以是控制点或者是对各控
15、制点信号进行手工或自动处理得出的虚拟点。 对于采用虚拟点进行计算的随机振动，参考信号的频率谱定义为各控制点信号的加速度谱密度(ASD)的算术平均值。此时，参考信号的总方均根值等于各控制点信号方均根值的方均根。 式中： nc控制点的数目。 试验报告应该对采用点的情况及选用的原因进行说明。对于大型、复杂设备，建议采用虚拟点。 注：确认总的方均根加速度时，允许采用扫描技术对控制点信号进行自动处理构成虚拟点，但未修正分析仪器的带宽、采样时间等误差时，不能用于确认ASD的量级。 6.2.4. 响应点(测量点) 响应点是被试设备上的指定位置，用于试验时采集数据以检查被试设备的振动响应特性。此项工作在进行本
16、标准的试验之前就已经完成(见第7章)。 6.3. 试验中的机械状态和功能 6.3.1. 机械状态 被试设备安装在机车车辆上以后，如果长时间保持的机械状态不止一种，那么要选取两种机械状态进行试验，其中至少要选取一种最恶劣的状态(如接触器紧固力最小的机械状态)。 当状态多于一个时，对于选取的每种状态，对被试设备做振动和冲击试验的时间应该一样长，量级分别在第8章和第10章中规定。 66.3.2. 功能性试验 如有必要，制造商应该在试验进行之前拟出功能性试验大纲并与用户达成协议。功能性试验应该在振动试验时按本标准第8章的量级进行。 功能性试验是为了验证设备工作能力，以证实被试设备在实际使用时能正常工作
17、，不应与性能试验混淆。 注1：冲击试验时不做功能性试验，除非制造商和用户之间事先达成了协议。 注2：如果功能性试验有所更改，应该在试验报告中详细说明。 6.3.3. 性能试验 在试验之前以及所有试验完成之后，应该进行性能测试。制造商应该给出性能测试大纲，其中应该有允许的极限误差。 6.4. 随机振动试验的可再现性 随机振动信号在时域内是不可重复的，在同样长的时间，随机信号发生器不可能产生两个完全相同的样本。尽管如此，还是可以说明两个随机信号的相似性，并在它们的特性曲线上给出其容差范围，因此有必要对随机信号给出定义，便于以后能按相似的振动条件由其他试验机构或在其他试品上再次进行试验。应该注意，以
18、下的公差中包括仪器误差，但不包括其他误差如随机(统计)误差和系统误差。测量在控制点或参考点进行。 6.4.1. 加速度谱密度(ASD) ASD容差应该小于给定ASD量值的3dB(范围从12ASD到2ASD)，参见相应的图1图4。起止斜率不得小于图1图4中的数值。 6.4.2. 方均根值(r.m.s.) 在给定的频率范围内，参考点的加速度方均根不应超出图1图4中规定值的10。 注：频率较低时，很难达到3dB,在这种情况下，只需将试验值记录在试验报告中。 6.4.3. 概率密度函数(PDF) 除非另有说明，对于每个响应点，所测加速度的时间序列PDF应该呈近似的高斯分布且峰值因数(即峰值与r.m.s
19、.值之比)至少为2.5。 注：图5示出了累积PDF的容差范围。 6.4.4. 持续时间 每个轴向上，进行上述随机振动的总时间不得少于规定值(见8.2和9.2)。 6.5. 测量容差 振动容差应符合GBT 2423.12-1997中5.3的规定。 6.6. 恢复 试验前和试验后的测量应在同样的条件(如温度)下进行。如有必要，试验之后应该稍等一段时间再进行测量，以确保被试设备达到试验前测量时相同的条件。 77. 试验前的测量和准备 试验之前，应按6.3.3进行性能测试。如果此类测试超出了试验站的能力范围，经用户同意后，由制造商进行，并提供书面证明，即在按本标准进行振动和冲击试验之前，被试设备符合性
20、能试验要求。 制造商有责任确定响应点的位置，并在试验报告中清楚指明。 传递函数应该按制造商给出的参考点和响应点上获取的随机信号来计算。为了进行检查或安装仪器而取下的盖板，在试验中应该复原。 对于2、3类设备和1类设备，应该分别在第8章和第9章的试验条件下取得传递函数。 测量的相干系数至少应达到0.9，如果不可能达到，则最少要取120个不重叠频谱的平均值(或240个统计自由度的线性平均值)。 8. 随机振动试验条件 8.1. 试验严酷等级和频率范围 应该按表1给出的相关r.m.s.值和频率范围对设备进行试验。在设备的实际取向不明确或未知的情况下，应该在三个方向上按垂直方向的r.m.s.值进行试验
21、。 表1 功能性随机振动试验的严酷等级和频率范围 类 别 取 向 r.m.s. ms2频 率 范 围 1 A级 车体安装 垂向 横向 纵向 0.75 0.37 0.50 见图1 1 B级 车体安装 垂向 横向 纵向 1.00 0.45 0.70 见图2 2 转向架安装 垂向 横向 纵向 5.4 4.7 2.5 见图3 3 车轴安装 垂向 横向 纵向 38 34 17 见图4 注：这些试验数据代表了附录A的典型使用数据，这是施加在被试设备上的最小试验量级。有实际的测量数据时，可以按附录A中的方法增强功能性振动试验条件。这些数值是施加在被试设备上的最小试验量级。 8.2. 功能性振动试验的持续时间
22、 功能性振动试验的持续时间应该足够长，以保证完成所有规定的功能试验。 注1：本试验是为了证实被试设备不受所施加的、代表实际使用情况的试验量级的影响。 注2：试验时间通常都不少于10min。 88.3. 试验中的功能 功能性随机振动试验中，应该进行与用户商定的功能性试验(见6.3.2)。 9. 提高随机振动量级的模拟长寿命试验 9.1. 试验严酷等级和频率范围 在设备的实际取向不明确或未知的情况下，应该按表2中垂向的试验量级在三个方向上进行试验。 表2 试验严酷等级和频率范围 类别 取向 r.m.s.(试验5h) ms2频率范围 1 A级 车体安装 垂向 横向 纵向 5.90 2.90 3.90
23、 见图1 1 B级 车体安装 垂向 横向 纵向 7.90 3.50 5.50 见图2 2 转向架安装 垂向 横向 纵向 42.5 37.0 20.0 见图3 3 车轴安装 垂向 横向 纵向 300 270 135 见图4 9.2. 加速振动试验的持续时间 各类设备都应该经受总共15h的试验，一般可以在三个互相垂直的方向分别做5h。如果在此期间设备出现过热(如橡胶件的振动等)，可以将试验暂停一段时间，使设备恢复正常，然而，必须注意总试验时间达到5h。试验暂停情况应该记录在试验报告中。 注1：试验过程中不必让设备工作。 注2：如果事先达成了协议，可以减少振动的幅值，但试验时间必须按附录A中的方法相
24、应延长。建议尽量不用，且只限于3类车轴安装的设备。由于采用该方法超出了本标准的要求，因此不得按本标准发放证书。 10. 冲击试验条件 10.1. 脉冲波形和容差 对被试设备，按GBT 2423.5施加一系列持续时间为D、峰值为A的单个半正弦脉冲(D和A的值见图6)。 横向振动不应超过GBT 2423.5规定方向上标称脉冲峰值加速度的30。 图6示出了脉冲波形和容差范围。 910.2. 速度变化 实际的速度变化不应该超过图6所示标称脉冲相应值的15。 当速度变化用图示实际脉冲的积分求出时，应该按图6的积分时间计算。 10.3. 安装 被试设备应按6.1的要求连接到试验装置上。 10.4. 重复频
25、率 为了使被试设备从共振效应中恢复，两次冲击之间应该相隔足够长的时间。 10.5. 试验严酷等级、脉冲波形和方向 数值见表3。 表3 试验严酷等级、脉冲波形和方向 类 别 取 向 峰值加速度A ms2标称持续时间D ms 1 A级和B级 车体安装 垂向 横向 纵向 30 30 50 30 30 30 2 转向架安装 全部300 18 3 车轴安装 全部 1 000 6 注：脉冲波形详见图6。 10.6. 冲击次数 按GBT 2423.5的规定，应对被试设备施加18次冲击(三个正交平面上正向和反向各三次)。试验应对6.3.1中的每种机械状态都重复进行。 10.7. 试验过程中的功能 试验过程中，
26、设备不必工作。然而某些设备应该保持功能的完整性，而且，除非在相关产品标准中另有规定，应按制造商或用户在试验大纲中的要求进行验证。 11. 运输和装卸 用户专门提出的运输和装卸试验应符合GBT 2423.5的规定。 12. 最终测量 试验完成之后，应该按6.3.3对设备进行性能测试。由于此类测试可能超出了试验站的能力范围，在这种情况下，即在按本标准进行振动和冲击试验之后，应该由制造商进行性能测试，并提供被试设备符合性能测试要求的书面证明。 传递函数应该按制造商给出的参考点和响应点上获取的随机信号来计算。为了进行检查或安装10仪器而取下的盖板，在试验中应该复原。 对于2、3类设备和1类设备，应该分
27、别在第8章和第9章的试验条件下取得传递函数。 测量的相干系数至少应达到0.9，如果不可能达到，则最少要取120个不重叠频谱的平均值(或240个统计自由度的线性平均值)。 传递函数或其他测量数据发生变化时，应该进行分析并在试验报告中说明。 13. 验收标准 所有试验完成之后，如果达到了以下要求，则可认为通过了该试验： a) 6.3.3的性能在规定范围以内； b) 6.3.2的功能在规定范围以内； c) 外观和机械结构没有发生变化。 14. 试验报告 在试验、最终测量和功能性检查全部或部分完成之后，试验站应该向用户提供一份完整的试验报告。报告中应该说明试验过程、设备所受的影响以及： a) 试验过程
28、中发生的变化，并标明系列号或标识号； b) 有必要地，应该能够提供所使用的仪器和试验步骤的详细记录，可以但并不是必须将其列入试验报告中； c) 试验报告中应按6.1的规定记录安装方法； d) 采用的试验方法和次序，报告中应该有图示说明所有的控制点和测量位置； e) 所进行的功能性试验以及试验前、后性能测试的数据； f) 控制、参考位置的试验数据和按预期要求、验收标准得出的观察结果。报告中应该包括按图16格式的所有控制点的图示。报告中还应该有容差范围，以证明该试验在本标准容差范围之内； g) 应该提供振动试验的功能测试数据和(或)冲击试验的功能验证结果。 注：试验报告中可以记录所进行的、超出本标
29、准范围的特殊试验。 15. 试验证书 试验证书应该包含以下信息： 关于被试设备的说明； 制造商名称； 设备型号和出厂/更改情况； 设备的系列号； 试验站报告编号； 报告日期； 产品试验大纲。 11该证书应该由试验站和制造商授权的代表签署。 注：作为示例，附录D列出了一个常见的型式试验证书。 16. 试品的处置 对于满足试验要求和验收标准的设备，可以按制造商和最终用户之间协定的标准进行修整并投入使用。 为了更好地跟踪了解有关信息，对于已按本标准进行过试验的所有设备，制造商有责任给出明确的标志。 当重量500kg时：f 1=5Hz，f 2=150Hz 当500k8重量1 250kg时：f 1=(1
30、 250重量)2Hz，f 2=(1 250/重量)60Hz 当重量1 250kg时：f 1=2Hz，f 2=60Hz 垂 向 横 向 纵 向 功能试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 0.016 4 0.004 1 0.007 3 r.m.s.值(5Hz150Hz) ms20.75 0.37 0.50 长寿命试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 1.034 0.250 0.452 r.m.s.值(5Hz150Hz) ms25.9 2.9 3.9 注1：对于试验频率低于5Hz的设备，其r.m.s.量值应该高于上述值。 注2：对于试验频率低于150Hz的设备，其r.m.s.量值应该低于上述值。 注
31、3：如果f2以上的频率存在，则应该包括在内，通过延长6dB倍频程衰减线与要求的最大频率相交可以得到其幅值。这种情况下，r.m.s.量值将增加。 图1 1类A级车体安装ASD频谱 12当重量500kg时：f 1=5Hz，f 2=150Hz 当500kg重量1 250kg时：f 1= (1 250重量)2Hz，f 2=(1 250重量)60Hz 当重量1 250kg时：f 1= 2Hz，f 2= 60Hz 垂 向 横 向 纵 向 功能试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 0.029 8 0.006 0 0.014 4 r.m.s.值(5Hz150Hz) ms2 1.00 0.45 0.70 长寿命
32、试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 1.857 0.366 0.901 r.m.s.值(5Hz150Hz) ms2 7.9 3.5 5.5 注1：对于试验频率低于5Hz的设备，其r.m.s.量值应该高于上述值。 注2：对于试验频率低于150Hz的设备，其r.m.s.量值应该低于上述值。 注3：如果f2以上的频率存在，则应该包括在内，通过延长6dB倍频程衰减线与要求的最大频率相交可以得到其幅值。这种情况下，r.m.s.量值将增加。 图2 1类B级车体安装ASD频谱 13当重量500kg时：f 1=5Hz，f 2=250Hz 当100kg重量250kg时：f 1= (250重量)2Hz，f 2=
33、(250重量)100Hz 当重量250kg时：f 1= 2Hz，f 2= 100Hz 垂 向 横 向 纵 向 功能试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 0.190 0.144 0.041 4 r.m.s.值(5Hz250Hz) ms25.4 4.7 2.5 长寿命试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 11.83 8.96 2.62 r.m.s.值(5Hz-2501Hz) ms242.5 37.0 20.00 注1：对于试验频率低于5Hz的设备，其r.m.s.量值应该高于上述值。 注2：对于试验频率低于250Hz的设备，其r.m.s.量值应该低于上述值。 注3：如果f2以上的频率存在，则应该包括
34、在内，通过延长6dB倍频程衰减线与要求的最大频率相交可以得到其幅值。这种情况下，r.m.s.量值将增加。 图3 2类转向架安装ASD频谱 14当重量50kg时：f 1=500Hz 当500kg重量125kg时：f 2= (150重量)200Hz， 当重量150kg时： f 2= 200Hz 垂 向 横 向 纵 向 功能试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 8.74 7.0 1.751 r.m.s.值(5Hz500Hz) ms238 34 17 长寿命试验 ASD量级 (ms-2)2Hz 545.2 441.2 110.3 r.m.s.值(5Hz500Hz) ms2300 270 135 注1：
35、对于试验频率低于500Hz的设备，其r.m.s.量值应该低于上述值。 注2：如果f2以上的频率存在，则应该包括在内，通过延长6dB倍频程衰减线与要求的最大频率相交可以得到其幅值。这种情况下，r.m.s.量值将增加。 图4 3类车轴安装ASD频谱 15图5 累计PDF容差范围 16类 别 取 向 峰值加速度A ms2标称持续时间D ms 1 A级和B级 车体安装 垂向 横向 纵向 30 30 30 30 30 30 转向架安装 全部300 18 车轴安装 全部 1 000 6 注：某些有特殊用途的1类设备可能需要额外增加峰值加速度为30ms2和脉冲宽度为100ms的冲击试验。在这种情况下，应在试
36、验前就这些要求的试验量级取得一致意见。 图6 冲击试验容差范围半正弦脉冲 17附 录 A (提示性附录) 关于运行测量、测量位置、记录运行数据的方法、运行数据的汇总以及从所得运行数据推出随机试验量级的方法的解释铁道机车车辆的冲击和振动与车辆速度、铁路/轨道条件及其他环境因素有关。为评估铁道机车车辆上安装的设备能否满意地无故障工作一定年限，需要有设计试验规范。 为建立实用的试验规范，必须获得所测的运行数据，并根据这些数据，得到试验量级。为此使用下面的数据和方法： 对三种安装类别：车轴、转向架及车体，采用的标准测量位置(见第A.1章所示)； 用两页问卷向铁路工作人员及设备制造人员采得的运行数据(见
37、第A.2章所示)； 所得运行数据的汇总(见第A.3章所示)； 从所得运行数据推出随机试验量级采用的方法(见第A.4章所示)； 采用第A.4章的方法从运行数据得到的试验量级(见第A。5章所示)。 注：当运行数据是从实际铁道机车车辆线路上得到时，试验量级可用第A.4章所示的方法计算得到。 A.1 对三种安装类别：车轴、转向架及车体采用的标准测量位置(图A.1) A：相对于垂向、横向和纵向坐标轴的车轴的测量位置 F：相对于垂向、横向和纵向坐标轴的构架(转向架)的测量位置 B：相对于垂向、横向和纵向坐标轴的车体的测量位置 图A.1 车轴、转向架(构架)及车体采用的标准测量位置 A.2. 铁路运营部门和
38、设备制造商填写的两页运行数据 应对每个测量位置填写表A.1。 18表A.1 试验参数条件的环境数据询问汇总 测量位置 测量方向 试验参数条件 (问 题) 注 释 (回 答) 总 则 1 测量振动级别的理由 2 铁路系统的位置 3 被测车辆的类型 4 特定试验或正常运行 5 车辆速度 主要条件 6 气候条件温度()、相对湿度()、雨、雪 7 被测车辆的轴重 8 钢轨型号(UIC分级) 9 轨道基础(轨枕、道碴) 10 钢轨接合类型(焊接、接缝) 附加条件 11 车轮条件、断面、圆锥度 12 轨道条件(垂向r.m.s.振幅) 13 用于测量的轨道长度 14 弯曲半径和数量 15 过道叉数和位置 1
39、6 其他专有事件(桥梁、隧道) 17 列车配置和总重量 18 牵引力(仅动车) 记 录 19 记录仪类型(FM，DR，PCM，DAT) 20 频率范围(下限及上限) 21 振幅范围(最大和最小) 时域分析 22 时域分析的带宽 23 采样频率 24 采样的总次数或所有记录的总时间 25 最大加速度(ms2，正) 26 最小加速度(ms2，负) 27 方均根值 28 振幅分辨率 29 基于谱密度函数的r.m.s.(ms2) 频谱分析(对车体、转向架和轴推荐带宽都为500Hz) 30 频谱分析带宽/抗混滤波器截止频率 31 相应于时间记录的采样频率 32 频率的分辨率(f)或频率线数 33 数据采
40、集时的采样次数(信息组长度) 34 低频极限 35 采集分析时的时间窗的类型及记录长度 36 平均次数(时间记录) 37 采样的重叠(0OtQ=10) 设计激振量级 频率 fHz 随机(B.7.1) ASD100 (ms-2)2Hz 随机(B.7.2) ASD25 (ms-2)2Hz 正弦(B.8.1) Ad(ft)，N=107cs ms2正弦(B.8.1) Ad(mg)，3.0 ms2垂向 横向 纵向 垂向 横向 纵向垂向 横向 纵向 垂向 横向 纵向20 3.8 0.74 1.8 19 0.37 0.9 2.56 1.13 1.76 7.33 3.23 5.04B.10. 用于导出近似设计
41、激振所使用的方程式的一般形式 这些方程式的简化形式在第B.8.章中给出。 B.10.1 疲劳计算 近似的疲劳损坏过程的正弦振动激振幅值(ms2)一般从下式得到： 公式(B.10.1)的第一项表示一个SDOF系统的r.m.s.响应幅值(ms2)除以Q，它是由本标准(按比例覆盖100寿命)模拟长寿命试验中的相应ASD谱的平直部分选择的宽带随机振动输入激振的。 第二项是由随机试验的时间Trt(s)与设计要求在f(Hz)频率下达到N(cs)次的时间不同引起的系数。 第三项是正比于参与疲劳过程所有循环加权积分的系数，假定SDOF系统的响应振幅是按“瑞利”(Rayleigh)分布的。 因子m是一个指数，它
42、取决于SN曲线的斜率，本标准中选择m=4。 B.10.2. 量级计算 基于正弦振动激振幅值(ms2)的近似量级一般从下式得到： 公式(B.10.2.)的第一项表示试验的波峰因数(受试验机械限制)加一常数0.5，该常数用于补偿SDOF系统的响应波峰因数比激振波峰因数高的趋势。 第二项表示SDOF系统的r.m.s.响应幅值(ms2)除以Q，它是由本标准模拟长寿命试验相应的ASD谱的平直部分选择的宽带随机振动输入激振的。 27附 录 C (提示性附录) 铁路机车车辆上设备一般位置示意图及其试验类别图 注：本分类不适用于仅有一系悬挂的车辆。 类 别 位 置 设备位置描述 1 A级 MNO I和J 直接安装在车体上方或车体下方的部件 1 B级 D 安装在固定于车体底架下箱体内的部件 1 B级 K和E 安装在固定于车体上的大柜体内的部件 1 B级 F 安装在固定于车体上的柜体内组件中的部件 2 G 安装于铁道机车车辆转向架上的柜体、组件、设备及部件 3 H 安装于铁道机车车辆车轴总组件上的组件、设备及部件或总组件图C.1 机车车辆上设备的位置示意图 28附 录 D (提示性附录) 型式试验证书的示例 29
