21563-2018-轨道交通-机车车辆设备-冲击和振动试验

GB/T21563-2018前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准代替GB/T21563-2008《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》，与GB/T21563—2008相比，主要技术变化如下：一修改了常用的3种模拟长寿命振动试验方法的释义，删除了现场信息内容，适用范围增加了多轴试验、主结构的释义等（见第1章，2008年版的第1章）；增加了引用标准GB/T2423.57-2008(见第2章）；—增加了术语，如随机振动、正态分布、加速度谱密度、组件和柜体等（见第3章）；一修改了在功能振动试验前制造商和用户的协议内容（见第4章，2008年版的第4章）；修改了试验顺序的相关内容，使其更加明确（见第5章，2008年版的第5章）；增加了夹具测试要求的内容，使试验方法更为合理(见6.2）；一修改了被试设备固定点的相关内容（见6.3.1，2008年版的6.2.1）；修改了“固定点”的定义（见6.3.2，2008年版的6.2.1）；一修改了控制点的定义，将“控制点”改为“检测点”，以便符合通用术语（见6.3.3、6.3.4，2008年版6.2.2、6.2.3）；一修改了“1类B级车体安装功能振动试验的r.m.s.值”(见表1、表A.3，2008年版的表1、表A.3）；一修改了被试设备的安装轴向未知时的试验处理方法，以便试验更加合理（见8.1、9.1、10.1，2008年版的8.1、9.1、10.1）；一修改了“模拟长寿命振动试验条件”，制造商和用户可根据实际情况对本标准进行裁剪使用（见第9章，2008年版的第9章）；一增加了采用冲击响应谱方法完成冲击试验的内容，以便制造商和用户可根据实际情况对本标准进行裁剪使用（见10.1）；一增加了在试验台能力不足的情况下重型设备冲击试验处理方法的内容（见10.5中表3，注2）；一修改了1、2、3类模拟长寿命振动试验频谱，因标准中引入了两种不同的加速度比例系数计算方法，从而得到两种不同的振动试验频谱（见图2~图5，2008年版的图1~图4）；一修正了1类B级模拟长寿命振动试验的r.m.s.值，因ASD谱的频率范围由5Hz~150Hz变更为2Hz~150Hz且1类B级功能振动试验的r.m.s.值发生了变化（见9.1中表2、图3、A.6中表A.3，2008年版的9.1中表2、图2、A.5中表A.3）；一增加了加速度比例系数计算方法，使制造商和用户可根据实际情况对本标准进行裁剪使用（见A.5.1)；一增加了典型疲劳强度曲线，以便明晰加速度比例系数计算方法IⅡ的推导过程（见图A.3）。本标准使用重新起草法修改采用IEC61373：2010《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》。本标准与IEC61373：2010相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线（1）进行了标示，具体技术性差异及其原因如下：一关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：·用等同采用国际标准的GB/T2423.43-2008代替了IEC60068-2-47：2005；·用等同采用国际标准的GB/T3358.1-2009代替了ISO3534-1：2006；GB/T21563-2018·增加引用了GB/T2423.57-2008（IEC60068-2-81：2003，IDT）。一增加了机械设备或部件的适用范围；一修改了第6章的条结构，避免悬置段，后续章条号依次修改；修改了文中注为正文；增加了夹具测试要求的内容，使试验方法更为合理；一修改了“模拟长寿命振动试验条件”，使制造商和用户可根据实际情况对本标准进行裁剪使用；修改了图2~图5的内容，增加了按A.5.2中的加速度比例系数取7.83计算得出的试验量级，使制造商和用户可根据实际情况对本标准进行裁剪使用；一增加了采用冲击响应谱方法完成冲击试验的内容，以便制造商和用户可根据实际情况对本标准进行裁剪使用。本标准做了下列编辑性修改：一修改了“振动和冲击”“冲击和振动”的文字描述，将其统称为“冲击和振动”；增加了所有公式的编号；修改了3.2中正态分布概率密度函数表达式的符号，用我国常用的符号代替；一修改了公式中的文字描述，将公式中“参考点总方均根值”“损伤”“加速度比例系数”“时间因子”的文字描述分别用符号代替；修改了图2~图5中表格的格式；一修改了附录C中RMS的表述，将RMS和r.m.s.统一为“r.m.s.”；一修改了式（C.6）中的符号，用我国常用的符号代替；一增加了参考文献。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由国家铁路局提出。本标准由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会（SAC/TC278）归口。本标准起草单位：中车株洲电力机车研究所有限公司、中国铁道科学研究院标准计量研究所、中车青岛四方车辆研究所有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司。本标准起草人：王鹏、刘国涛、高福来、邓爱建、何丹炉、宋瑞、王秋华。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：—GB/T21563一2008。GB/T21563-2018引言本标准包括了安装在轨道机车车辆上的机械、气动、电气和电子设备（以下均简称为设备）或部件的|冲击和随机振动试验要求。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轨道机车车辆正常运行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，需要有工程技术方面的判断能力和经验。本标准用于设计和验证，但不排除采用其他方式（如正弦振动）来确保机械和工作上的置信度满足预期要求。被试设备的试验量级仅取决于其在车上的安装位置（即车轴、转向架或车体安装）。为获取随机振动激励下与设备性能有关的设计信息，可采用样机进行试验；但为验证设备，应从正常设备中抽取样品进行试验。GB/T21563-2018轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验1范围本标准规定了对安装在轨道机车车辆上的设备进行冲击和随机振动试验的要求。由于轨道运行环境的影响，车上的设备将承受冲击和振动。为确保设备的运行质量，在装车前应模拟设备使用环境条件对其进行一定时间的试验。可采用多种方法进行模拟长寿命振动试验，这些方法各有利弊，其中最常用的有：a）振幅增强法：增大振幅，减少试验时间；b)时间压缩法：保留原始振幅，减少试验时间（提高试验频率）；c）振幅抽取法：当振幅低于特定值时，剔除其在原始数据中所占的时间段。本标准采用上述a）所述的“振幅增强法”，与第2章中的引用文件一起，规定了用于轨道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用其他标准进行试验，在此情况下，可不按本标准进行验证。若能获取有效的现场信息，则可按附录A的方法进行试验。若所采用的其他标准的试验量级低于本标准要求，则该设备被部分证明适合于本标准（仅当在现场条件下获取的功能振动试验量级小于或等于试验报告中的规定值时）。本标准主要用于轨道系统上的机车车辆，也可用于其他场合。对于采用充气轮胎或无轨电车之类的其他运输系统，因冲击振动水平明显不同于轨道系统，制造商和用户应在招标时就试验量级达成协议。宜按附录A中的指南来确定冲击时间/幅值和振动频谱。当试验量级低于本标准时，则无法充分证明被试设备符合本标准要求。如无轨电车，其车体安装的设备可按本标准1类要求进行试验。本标准适用于单轴试验。如在事先征得制造商和用户同意后，也可进行多轴试验。本标准仅根据设备在车上的安装位置将试验等级分为以下3类（参见附录B）：—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）直接安装的柜体内部的组件、设备和部件。注1：当设备安装位置不明时，采用B级。一2类转向架安装：·安装在轨道机车车辆转向架上的柜体、组件、设备和部件。-3类车轴安装：·安装在轨道机车车辆轮对装置上的组件、设备和部件或总成。注2：对于安装在只有一系悬挂的机车车辆（如棚车和敞车）上的设备，除招标时另有协议，车轴安装设备按3类严酷等级进行试验，所有其他设备按2类严酷等级进行试验。试验费用取决于被试设备的重量、形状和复杂程度，故在招标时制造商可提出符合本标准要求且更为经济有效的试验方法。采用商定的替代方法后，制造商有责任向用户或其代表证明该替代方法符合本标准的要求。一旦采用替代方法，则不应按本标准要求出具证书。本标准适用于评估安装在机车车辆主结构上的设备（和/或安装在其上的部件），不适用于对主结构GB/T21563-2018的组成设备进行试验。本标准所述的主结构是指车体、转向架和车轴。在某些情况下，用户可能会要求完成一些附加或特殊试验，如：a）安装或连接在已知的可能产生固定振动频率的振源上的设备。b)对牵引电动机、受电弓、受电靴及设计用于传递力和（或）力矩的悬挂部件和机械零件等设备，可能要按其特殊要求进行试验以确定其能应用于轨道机车车辆上。在此情况下，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规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2423.43一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装（IEC60068-2-47：2005，IDT）GB/T2423.57-2008电工电子产品环境试验第2-81部分：试验方法试验Ei:冲击冲击响应谱合成（IEC60068-2-81：2003，IDT）GB/T3358.1-2009统计学词汇及符号第1部分：一般统计术语与用于概率的术语（ISO3534-：2006，IDT）IEC60068-2-27：2008环境试验第2-27部分：试验方法试验Ea和导则：冲击（Environmentaltesting-Part2-27:Tests-TestEaandguidance:Shock)IEC60068-2-64：2008环境试验第2-64部分：试验方法试验Fh：振动、宽带随机振动和导则（Environmentaltesting-Part2-64:Tests-TestFh:Vibration,broadbandrandomandguidance)3术语和定义GB/T3358.1-2009和IEC60068-2-64：2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。随机振动randomvibration在未来任一给定时刻，其瞬时值不能精确预知的振动。正态分布gaussiandistribution；normaldistribution具有式（1）概率密度函数的连续分布，其中一x心，参数满足一0u00，00，（见图1）。f(x）=6ce式中：——标准差；x——随机变量；z——均值。GB/T21563-2018WtAwit.注：根据图1，瞬时加速度值处于士o之间的概率等于概率密度曲线f(x)所围绕的面积。瞬时加速度绝对值处于：1）00~10之间占68.26%的时间；2）10~20之间占27.18%的时间3）20~30之间占4.30%的时间。图1正态分布示例加速度谱密度accelerationspectraldensity；ASD当在带宽趋于零和平均时间趋于无穷的极限状态下，各单位带宽上通过中心频率窄带滤波器的加速度信号方均值。组件components位于柜体内部的气动、电气、电子等部件。柜体cubicle一个由组件装配成的完整设备，包含机械部分和特殊结构（如变流器、逆变器等）。4总则本标准目的在于揭示产品的潜在缺陷（或错误）。在轨道机车车辆上已知的冲击和振动环境下工作时，这些缺陷（或错误）可能导致故障。本标准的试验不能代替全寿命试验，但在合理的置信度水平上，本试验条件可以证明设备在现场使用时具有规定的寿命