TBT3058-2002机车车辆设备冲击和振动试验.pdf

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1、TB 中 华 人 民 共 和 国 铁 道 行 业 标 准 T B / T 3 0 5 8 - 2 0 0 2 i d t I E C 6 1 3 7 3: 1 9 9 9 铁路应用机车车辆设备 冲击和振动试验 R a i l w a y a p p l i c a t i o n s -R o l l i n g s t o c k e q u i p m e n t S h o c k a n d v i b r a t i o n t e s t s 2 0 0 2 - 0 5 一 1 7发布2 0 0 2 - 1 2 - 0 1实施 中 华 少 L民 4 和 国 铁 道 部发布 7 1/

2、 T 3 0 5 8 -2 0 0 2 目次 mWI 言 前言 围 2 引用标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 定义 . . . . . . . . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 总则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 试验次序 ， 。 3 6 试验站需要的 其他信息 . . . 3 6 . 1被 试 设 备的 安 装和 定位 。 . . . . . 3 6 . 2 参考点和控制点 3 6 . 3 试 验中 的 机 械 状 态和 功 能 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 . 4 随 机 振 动 试 验的 可 再现 性 .

5、. . . . . 4 6 . 5 测量容差 5 6 . 6 恢复 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 试验前的测量和准备 5 8 随机振动试验条件 5 8 . 1试 验 严 酷 等 级 和 频 率范

6、 围 . . . . . . . . . . 5 8 . 2功 能 性 振 动 试 验的 持 续时 间 . . . ， . . 5 8 . 3 试验中的功能 6 9 提高随机振动量级的模拟长寿命试验 6 9 . 1试验 严 酷 等 级 和 频 率 范围 . 6 9 . 2 加 速 振 动 试 验的 持 续时 间 . . . . . . ， .6 1 0 冲 击试验条件 6 1 0 . 1 脉冲 波形和容差 6 1 0 . 2 速度变化 ， 6 1 0 . 3 安装 6 1 0 . 4 重复频率 6 1 0 . 5 试 验 严 酷 等 级、 脉 冲 波 形 和 方向 ， . . . . . .

7、. . . . . . . . 6 1 0 . 6 冲击次数 7 1 0 . 7 试验过程中的功能 。 7 n运输和装卸 。 7 1 2 最终测量 7 1 3 验收标准 7 I 9 B/ T 3 0 6 8 -2 0 0 2 1 4 试验报告 7 巧试验证书 8 1 6 试品的 处置 ， 8 图1 1 类 一 A 级 一 车 体 安 装 一 A S 频 谱 . . 9 图2 1 类 一 B 级 一 车 体 安装 一 A S D 频 谱 1 0 图3 2 类 一 转向 架 安 装 一A S D 频 谱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l l 图4 3 类 一 车 轴 安 装 一A S E 频 谱 1 2 图5 累计P D F 容差范围 ， 1 3 图6 冲击试验容差范围 一半正弦脉冲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9、. . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 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 1 5 附录B ( 提示性附录) 从随机振动试验数据导出设计量级的指南 1 9 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 2 3 附录 D ( 提示性附录) 型式试验证书的示例 2 4 z 习理 3 0 5 8 - 2 0 0 2 前官 本标准等同 采用国际电工委员会I E C 6 1 3 7 3 : 1 9 9 9 ( 铁路应用 机车车辆 冲

10、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。 TB/ T 3 0 6 8 -2 0 0 2 I E C前官 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

11、。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

12、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。 中 华 人 民 共 和 国 铁 道 行 业 标 准 T B/ *r 3 0 5 8 -2 0 0 2 i dt I EC 61 37 3: 1 9 99 铁路应用机车车辆设备 冲击和振动试验 R a i l w a y a p p l i c a t i o n s -R o l l i n g s t o c k e q u ip me n t S ho c k a n d vi b r a t i o n t e s t s ， 范围 本标准规定了对安装在

13、铁路机车车 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

14、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

15、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。 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，

16、 车轴安装的设备应 中华人民共和. 铁道部2 0 0 2 - 0 5 - 1 7 批准 2 0 0 2 - 1 2 - 1 实施 l TB/ r 30 58 - 20 02 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。

17、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

18、可能性。 G B / T 2 4 2 3 . 5 -1 9 9 5 电工电子产品环境试验 第2 部分: 试验方法 试验E a 和导则: 冲击 G B / T 2 4 2 3 . 1 1 -1 9 9 7 电工电 子产品 环境试验第2 部分: 试验方法 试验F d : 宽频带随机振 动一般要求 G B / T 2 4 2 3 . 1 2 -1 9 9 7 电工电子产品环境试验第2 部分: 试验方法试验E d a : 宽频带随机振 动高再现性 G B / T 2 4 2 3 . 1 3 -1 9 9 7 电工电子产品环境试验第 2部分: 试验方法试验 E d b : 宽频带随机振 动中再现性 G

19、B / T 2 4 2 3 . 1 4 -1 9 9 7 电工电子产品环境试验第2 部分: 试验方法试验F d c : 宽频带随机振 动低再现性 G B / T 2 4 2 3 . 4 3 -1 9 9 5 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( E a ) 、 碰撞( E b ) 、 振动( F c 和F d ) 和 稳态加速度( C a ) 等动力 学试验中的安装要求和导则 定义 本标准采用 ; 日 汀 2 4 2 3 . 1 1 , G B / T 2 4 2 3 . 1 2 , G B / T 2 4 2 3 . 1 3 , G B / T 2

20、4 2 3 . 1 4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。 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

21、， 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。 2 TB/ T 30 58 - 2 00 2 模拟长寿命试验量级 冲击试验 该试验目的是证实在增强的环境条件下设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 1 0 章。 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

22、试验报告中清楚地说明。 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

23、需要的其他信息 注 1一般信息参见G B / T 2 4 2 3 . 1 1 , G B / T 2 4 2 3 . 1 2 , G B / 1 2 4 2 3 . 1 3 , G B / 1 2 4 2 3 . 1 4 0 注 2 : 部件安装的一般情况参见( .B / 1 2 4 2 3 . 4 3 0 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

24、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 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 . ， 固 定 点 固定点是被试设备与夹具或振动试验台面相接

25、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

26、代表被试设备 的运动情况， 它可以是控制点或者是对各 控制点信号进行手工或自 动处理得出的虚拟点。 3 TB/ P 30 58 - 20 02 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 ( A S D ) 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。 。 、 总 的 、值 一 丫 典平 式中 : n 。 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

27、带 宽、 采样时间等误差时， 不能用于确认 、 S D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 作在进行本标准的试验之前就己经 完成 见第7 章) 6 . 3 试验中的机械状态和功能 6 . 3 . ， 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

28、1 0 章中规定。 6 . 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， 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

29、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 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 . ， 加速度谱密度( A S D ) A S D容差应该小于给定 A S 量值的士3 d B ( 范围从 1 / 2 x AS I 到 2 xA S D ) ， 参见相应的图 1 一图 4 。起止斜率不得小于图1 一图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