GBT 21563-2018 軌道交通 機(jī)車車輛設(shè)備 沖擊和振動試驗(yàn)

ICS29.280代替GB/T21563—2008軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗(yàn)(IEC61373:2010,MOD)國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T21563—2018 V 1 23術(shù)語和定義 2 3 46試驗(yàn)機(jī)構(gòu)需要的其他信息 4 7 7 810沖擊試驗(yàn)條件 9 13驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 行數(shù)據(jù)推導(dǎo)隨機(jī)試驗(yàn)量級方法的解釋 附錄B(資料性附錄)設(shè)備在軌道機(jī)車車輛上的安裝位置示意圖及其試驗(yàn)類別 附錄C(資料性附錄)通過ASD值或量級計(jì)算r.m.s.值的導(dǎo)則 附錄D(資料性附錄)試驗(yàn)證書示例 IⅢGB/T21563—2018本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T21563—2008《軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗(yàn)》,與GB/T21563—2008相比，主要技術(shù)變化如下：——增加了引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T2423.57—2008(見第2章);——修改了在功能振動試驗(yàn)前制造商和用戶的協(xié)議內(nèi)容(見第4章，2008年版的第4章);——修改了試驗(yàn)順序的相關(guān)內(nèi)容，使其更加明確(見第5章，2008年版的第5章);——增加了夾具測試要求的內(nèi)容，使試驗(yàn)方法更為合理(見6.2);——修改了被試設(shè)備固定點(diǎn)的相關(guān)內(nèi)容(見6.3.1,2008年版的6.2.1); ——修改了“1類B級車體安裝功能振動試驗(yàn)的r.m.s.值”(見表1、表A.3,2008年版的表1、表A.3);——修改了“模擬長壽命振動試驗(yàn)條件”,制造商和用戶可根據(jù)實(shí)際情況對本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪使用(見第9章，2008年版的第9章); —增加了采用沖擊響應(yīng)譜方法完成沖擊試驗(yàn)的內(nèi)容，以便制造商和用戶可根據(jù)實(shí)際情況對本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪使用(見10.1);——增加了在試驗(yàn)臺能力不足的情況下重型設(shè)備沖擊試驗(yàn)處理方法的內(nèi)容(見10.5中表3,注2);——修改了1、2、3類模擬長壽命振動試驗(yàn)頻譜，因標(biāo)準(zhǔn)中引入了兩種不同的加速度比例系數(shù)計(jì)算方法，從而得到兩種不同的振動試驗(yàn)頻譜(見圖2～圖5,2008年版的圖1～圖4);——修正了1類B級模擬長壽命振動試驗(yàn)的r.m.s.值，因ASD譜的頻率范圍由5Hz～150Hz變更為2Hz～150Hz且1類B級功能振動試驗(yàn)的r.m.s.值發(fā)生了變化(見9.1中表2、圖3、A.6中表A.3,2008年版的9.1中表2、圖2、A.5中表A.3);—增加了加速度比例系數(shù)計(jì)算方法，使制造商和用戶可根據(jù)實(shí)際情況對本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪使用(見A.5.1);——增加了典型疲勞強(qiáng)度曲線，以便明晰加速度比例系數(shù)計(jì)算方法Ⅱ的推導(dǎo)過程(見圖A.3)。本標(biāo)準(zhǔn)使用重新起草法修改采用IEC61373:2010《軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗(yàn)》。本標(biāo)準(zhǔn)與IEC61373:2010相比存在技術(shù)性差異，這些差異涉及的條款已通過在其外側(cè)頁邊空白位置的垂直單線(|)進(jìn)行了標(biāo)示，具體技術(shù)性差異及其原因如下：——關(guān)于規(guī)范性引用文件，本標(biāo)準(zhǔn)做了具有技術(shù)性差異的調(diào)整，以適應(yīng)我國的技術(shù)條件，調(diào)整的情●用等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T2423.43—2008代替了IEC60068-2-47:2005;●用等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)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)?！黾恿藱C(jī)械設(shè)備或部件的適用范圍；——修改了第6章的條結(jié)構(gòu)，避免懸置段，后續(xù)章條號依次修改；——修改了文中注為正文；——增加了夾具測試要求的內(nèi)容，使試驗(yàn)方法更為合理；——修改了“模擬長壽命振動試驗(yàn)條件”,使制造商和用戶可根據(jù)實(shí)際情況對本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪使用；——修改了圖2～圖5的內(nèi)容，增加了按A.5.2中的加速度比例系數(shù)取7.83計(jì)算得出的試驗(yàn)量級，使制造商和用戶可根據(jù)實(shí)際情況對本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪使用；——增加了采用沖擊響應(yīng)譜方法完成沖擊試驗(yàn)的內(nèi)容，以便制造商和用戶可根據(jù)實(shí)際情況對本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪使用。本標(biāo)準(zhǔn)做了下列編輯性修改：——增加了所有公式的編號；——修改了3.2中正態(tài)分布概率密度函數(shù)表達(dá)式的符號，用我國常用的符號代替；——修改了公式中的文字描述，將公式中“參考點(diǎn)總方均根值”“損傷”“加速度比例系數(shù)”“時間因子”的文字描述分別用符號代替；——修改了圖2～圖5中表格的格式；——修改了附錄C中RMS的表述，將RMS和r.m.s.統(tǒng)一為“r.m.s.”;——修改了式(C.6)中的符號，用我國常用的符號代替；——增加了參考文獻(xiàn)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由國家鐵路局提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國牽引電氣設(shè)備與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC278)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司、中國鐵道科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所、中車青島四方車輛研究所有限公司、中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：—GB/T21563—2008。VGB/T21563—2018本標(biāo)準(zhǔn)包括了安裝在軌道機(jī)車車輛上的機(jī)械、氣動、電氣和電子設(shè)備(以下均簡稱為設(shè)備)或部件的沖擊和隨機(jī)振動試驗(yàn)要求。隨機(jī)振動是驗(yàn)證設(shè)備(或部件)的唯一方法。本標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)主要用于驗(yàn)證被試設(shè)備在軌道機(jī)車車輛正常運(yùn)行環(huán)境條件下承受振動的能力。為了使之具有代表性，本標(biāo)準(zhǔn)采用了全世界各個機(jī)構(gòu)提供的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于特殊應(yīng)用場合下因自感應(yīng)產(chǎn)生的振動。在執(zhí)行和解釋本標(biāo)準(zhǔn)時，需要有工程技術(shù)方面的判斷能力和經(jīng)驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)用于設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，但不排除采用其他方式(如正弦振動)來確保機(jī)械和工作上的置信度滿足預(yù)期要求。被試設(shè)備的試驗(yàn)量級僅取決于其在車上的安裝位置(即車軸、轉(zhuǎn)向架或車體安裝)。為獲取隨機(jī)振動激勵下與設(shè)備性能有關(guān)的設(shè)計(jì)信息，可采用樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)；但為驗(yàn)證設(shè)備，應(yīng)從正常設(shè)備中抽取樣品進(jìn)行試驗(yàn)。1GB/T21563—2018軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動試驗(yàn)1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對安裝在軌道機(jī)車車輛上的設(shè)備進(jìn)行沖擊和隨機(jī)振動試驗(yàn)的要求。由于軌道運(yùn)行環(huán)境的影響，車上的設(shè)備將承受沖擊和振動。為確保設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，在裝車前應(yīng)模擬設(shè)備使用環(huán)境條件對其進(jìn)行一定時間的試驗(yàn)?？刹捎枚喾N方法進(jìn)行模擬長壽命振動試驗(yàn)，這些方法各有利弊，其中最常用的有：a)振幅增強(qiáng)法：增大振幅，減少試驗(yàn)時間；b)時間壓縮法：保留原始振幅，減少試驗(yàn)時間(提高試驗(yàn)頻率);c)振幅抽取法：當(dāng)振幅低于特定值時，剔除其在原始數(shù)據(jù)中所占的時間段。本標(biāo)準(zhǔn)采用上述a)所述的“振幅增強(qiáng)法”,與第2章中的引用文件一起，規(guī)定了用于軌道機(jī)車車輛上的設(shè)備進(jìn)行振動試驗(yàn)時的默認(rèn)試驗(yàn)步驟。但是，制造商和用戶也可根據(jù)事先達(dá)成的協(xié)議采用其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，在此情況下，可不按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。若能獲取有效的現(xiàn)場信息，則可按附錄A的方法進(jìn)行試驗(yàn)。若所采用的其他標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)量級低于本標(biāo)準(zhǔn)要求，則該設(shè)備被部分證明適合于本標(biāo)準(zhǔn)(僅當(dāng)在現(xiàn)場條件下獲取的功能振動試驗(yàn)量級小于或等于試驗(yàn)報(bào)告中的規(guī)定值時)。本標(biāo)準(zhǔn)主要用于軌道系統(tǒng)上的機(jī)車車輛，也可用于其他場合。對于采用充氣輪胎或無軌電車之類的其他運(yùn)輸系統(tǒng)，因沖擊振動水平明顯不同于軌道系統(tǒng)，制造商和用戶應(yīng)在招標(biāo)時就試驗(yàn)量級達(dá)成協(xié)議。宜按附錄A中的指南來確定沖擊時間/幅值和振動頻譜。當(dāng)試驗(yàn)量級低于本標(biāo)準(zhǔn)時，則無法充分證明被試設(shè)備符合本標(biāo)準(zhǔn)要求。如無軌電車，其車體安裝的設(shè)備可按本標(biāo)準(zhǔn)1類要求進(jìn)行試驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于單軸試驗(yàn)。如在事先征得制造商和用戶同意后，也可進(jìn)行多軸試驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)僅根據(jù)設(shè)備在車上的安裝位置將試驗(yàn)等級分為以下3類(參見附錄B):——1類車體安裝：●A級車體上(或下部)直接安裝的柜體、組件、設(shè)備和部件；●B級車體上(或下部)直接安裝的柜體內(nèi)部的組件、設(shè)備和部件。——2類轉(zhuǎn)向架安裝：●安裝在軌道機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架上的柜體、組件、設(shè)備和部件?！?類車軸安裝：●安裝在軌道機(jī)車車輛輪對裝置上的組件、設(shè)備和部件或總成。試驗(yàn)費(fèi)用取決于被試設(shè)備的重量、形狀和復(fù)雜程度，故在招標(biāo)時制造商可提出符合本標(biāo)準(zhǔn)要求且更為經(jīng)濟(jì)有效的試驗(yàn)方法。采用商定的替代方法后，制造商有責(zé)任向用戶或其代表證明該替代方法符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求。一旦采用替代方法，則不應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)要求出具證書。本標(biāo)準(zhǔn)適用于評估安裝在機(jī)車車輛主結(jié)構(gòu)上的設(shè)備(和/或安裝在其上的部件),不適用于對主結(jié)構(gòu)2GB/T21563—2018的組成設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)所述的主結(jié)構(gòu)是指車體、轉(zhuǎn)向架和車軸。在某些情況下，用戶可能會要求完成一些附加或特殊試驗(yàn)，如：a)安裝或連接在已知的可能產(chǎn)生固定振動頻率的振源上的設(shè)備。b)對牽引電動機(jī)、受電弓、受電靴及設(shè)計(jì)用于傳遞力和(或)力矩的懸掛部件和機(jī)械零件等設(shè)備，可能要按其特殊要求進(jìn)行試驗(yàn)以確定其能應(yīng)用于軌道機(jī)車車輛上。在此情況下，所有需要進(jìn)行的試驗(yàn)都應(yīng)在招標(biāo)時一一協(xié)定。c)在用戶指定的特殊環(huán)境下使用的設(shè)備。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2423.43—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法振動、沖擊和類似動力學(xué)試驗(yàn)樣品的安裝(IEC60068-2-47:2005,IDT)GB/T2423.57—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2-81部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ei:沖擊沖擊響應(yīng)譜合成(IEC60068-2-81:2003,IDT)GB/T3358.1—2009統(tǒng)計(jì)學(xué)詞匯及符號第1部分：一般統(tǒng)計(jì)術(shù)語與用于概率的術(shù)語(ISO3534-IEC60068-2-27:2008環(huán)境試驗(yàn)第2-27部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ea和導(dǎo)則：沖擊(EnvironmentalIEC60068-2-64:2008環(huán)境試驗(yàn)第2-64部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fh:振動、寬帶隨機(jī)振動和導(dǎo)則(Environmentaltesting—Part2-64:Tests—TestFh:Vibration,broadbandrandomandguidance)3術(shù)語和定義GB/T3358.1—2009和IEC60068-2-64:2008界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。隨機(jī)振動randomvibration在未來任一給定時刻，其瞬時值不能精確預(yù)知的振動。正態(tài)分布gaussiandistribution;normaldistribution具有式(1)概率密度函數(shù)的連續(xù)分布，其中-<x<0,參數(shù)滿足-<μ<0,σ>0,(見圖1)。 (1)式中：σ——標(biāo)準(zhǔn)差；3GB/T21563—2018fix)fix)+30+2a0-1σX注：根據(jù)圖1,瞬時加速度值處于±σ之間的概率等于概率密度曲線f(x)所圍繞的面積。瞬時加速度絕對值處于：1)0o～lg之間占68.26%的時間；2)lσ~2σ之間占27.18%的時間；3)2o～3o之間占4.30%的時間。3.3當(dāng)在帶寬趨于零和平均時間趨于無窮的極限狀態(tài)下，各單位帶寬上通過中心頻率窄帶濾波器的加速度信號方均值。3.43.54總則本標(biāo)準(zhǔn)目的在于揭示產(chǎn)品的潛在缺陷(或錯誤)。在軌道機(jī)車車輛上已知的沖擊和振動環(huán)境下工作本試驗(yàn)條件可以證明設(shè)備在現(xiàn)場使用時具有規(guī)定的壽命。如設(shè)備在試驗(yàn)后能滿足第13章的要求，則可認(rèn)為其符合本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)量級是參照附錄A中的方法，通過環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)得出。該數(shù)據(jù)由負(fù)責(zé)收集運(yùn)行環(huán)境振動量級的機(jī)構(gòu)提供。時能否正常工作。在試驗(yàn)進(jìn)行前，制造商和最終用戶應(yīng)就功能測試的要求達(dá)成協(xié)議(見6.4.2)。功能振動試驗(yàn)的要求見第8章。功能振動試驗(yàn)并非要對模擬運(yùn)行條件下的全部性能——模擬長壽命振動試驗(yàn)：證實(shí)在加速運(yùn)行振動量級條件下設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的完好性。在試驗(yàn)時不必檢查設(shè)備的功能。模擬長壽命振動試驗(yàn)要求見第9章。4GB/T21563—2018狀態(tài)和機(jī)械結(jié)構(gòu)完好性沒有改變，也未出現(xiàn)外觀變形。這些情況應(yīng)在最終試驗(yàn)報(bào)告中明確說明。沖擊試驗(yàn)要求見第10章。5試驗(yàn)順序可按以下順序進(jìn)行試驗(yàn)：首先進(jìn)行垂向、橫向和縱向模擬長壽命振動試驗(yàn)；其次進(jìn)行垂向、橫向和縱向沖擊試驗(yàn)；然后(僅當(dāng)指明或協(xié)定時)進(jìn)行運(yùn)輸和裝卸試驗(yàn)；最后進(jìn)行垂向、橫向和縱向功能振動試驗(yàn)。為提高試驗(yàn)效率，可調(diào)整試驗(yàn)順序，以避免重復(fù)安裝被試設(shè)備。調(diào)整后的試驗(yàn)順序應(yīng)記錄在試驗(yàn)報(bào)告中。在模擬長壽命振動試驗(yàn)之前和之后，應(yīng)按6.4.3進(jìn)行性能測試。為確認(rèn)被試設(shè)備在經(jīng)受模擬長壽命振動試驗(yàn)后是否發(fā)生變化，應(yīng)對其在試驗(yàn)過程中的傳遞函數(shù)進(jìn)行比較。試驗(yàn)大綱中應(yīng)規(guī)定被試設(shè)備的取向(即參照圖A.1的要求定義被試設(shè)備的垂向、橫向和縱向)和激勵方向，并記錄在試驗(yàn)報(bào)告中。6試驗(yàn)機(jī)構(gòu)需要的其他信息6.1概述試驗(yàn)機(jī)構(gòu)需要的其他一般信息見IEC60068-2-64:2008。被試設(shè)備安裝的一般要求見GB/T2423.43—20086.2被試設(shè)備的安裝和取向應(yīng)按實(shí)際安裝狀態(tài)(包括彈性安裝),直接或通過夾具將被試設(shè)備安裝在試驗(yàn)臺上。宜在試驗(yàn)前對夾具進(jìn)行測試，夾具測試的主要內(nèi)容為：a)參數(shù)設(shè)置：宜采用正弦掃頻方法進(jìn)行夾具測試，但也可采用隨機(jī)激勵或其他方法。采用正弦掃頻方法和隨機(jī)激勵方法進(jìn)行夾具測試時，其參數(shù)設(shè)置應(yīng)滿足以下要求：1)正弦掃頻方法參數(shù)設(shè)置：掃頻速率≤1oct/min,定加速度2m/s2~5m/s2,掃頻范圍：被試設(shè)備模擬長壽命振動試驗(yàn)ASD譜的下限頻率～上限頻率；2)隨機(jī)激勵方法參數(shù)設(shè)置：平直譜型，ASD=0.4809(m/s2)2/Hz,譜線數(shù)≥4～6倍模擬長壽命振動試驗(yàn)的譜線數(shù)，統(tǒng)計(jì)自由度≥120。b)合格判定：在整個頻率范圍內(nèi)，其檢測點(diǎn)上測得的容差范圍應(yīng)滿足以下要求：1)對于正弦掃頻方法，保持在規(guī)定振幅的±10%以內(nèi)；2)對于隨機(jī)激勵方法，應(yīng)用以下準(zhǔn)則：——檢測點(diǎn)信號的ASD偏離規(guī)定要求不應(yīng)超出：——500Hz～1000Hz之間在最大為100Hz的累計(jì)帶寬上允許偏離可達(dá)到±6dB。夾具在試驗(yàn)頻率范圍內(nèi)應(yīng)盡量避免共振，若無法避免時，應(yīng)分析試驗(yàn)時夾具共振對被試設(shè)備性能的影響，并在試驗(yàn)報(bào)告中予以說明。由于安裝方式對試驗(yàn)結(jié)果有較大的影響，試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)準(zhǔn)確記錄試驗(yàn)安裝方式。除非另有協(xié)議，應(yīng)按被試設(shè)備的實(shí)際工作取向進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時不應(yīng)采取特殊防護(hù)措施來抵消電磁干擾、發(fā)熱或其他因素對被試設(shè)備的使用和性能產(chǎn)生的影響。5GB/T21563—20186.3參考點(diǎn)和檢測點(diǎn)6.3.1概述應(yīng)在參考點(diǎn)和/或檢測點(diǎn)(相對于設(shè)備的固定點(diǎn)而言)進(jìn)行測量，以確定是否滿足試驗(yàn)要求。當(dāng)設(shè)備的很多小零部件安裝在同一夾具上時，若所安裝夾具的最低共振頻率高于試驗(yàn)的上限頻率，則試驗(yàn)時所選用的參考點(diǎn)和/或檢測點(diǎn)可能與夾具有關(guān)，而與被試設(shè)備的固定點(diǎn)無關(guān)。6.3.2固定點(diǎn)固定點(diǎn)是被試設(shè)備以正常工作狀態(tài)安裝時，其與夾具或振動臺面相接觸的部分。6.3.3檢測點(diǎn)位于夾具、振動臺或被試設(shè)備上用于信號測試的點(diǎn)，應(yīng)盡可能靠近某個固定點(diǎn)并與之剛性連接。如固定點(diǎn)不超過4個，則全部作為檢測點(diǎn)。這些點(diǎn)的振動量級不應(yīng)低于規(guī)定的下限值。試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)指明所有檢測點(diǎn)。若設(shè)備的零部件較少、重量較輕、機(jī)械結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，則不必采用多個檢測點(diǎn)，但應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中明確檢測點(diǎn)的數(shù)目和位置。6.3.4參考點(diǎn)參考點(diǎn)是為證實(shí)是否滿足試驗(yàn)要求，從采集的參考信號中選取的某個點(diǎn)，用以表征設(shè)備在試驗(yàn)中的運(yùn)動情況。參考點(diǎn)可以是檢測點(diǎn)或是對各檢測點(diǎn)信號進(jìn)行人工或自動處理后得出的虛擬點(diǎn)(即虛擬參考點(diǎn))。若隨機(jī)振動試驗(yàn)中采用虛擬點(diǎn)控制，其參考信號的頻譜定義為所有檢測點(diǎn)信號的加速度功率譜密均根值(r.m.s.)的方均根，見式(2)。式中：r.m.s.r——參考點(diǎn)總方均根值；ne——檢測點(diǎn)的數(shù)目。參考點(diǎn)的選用情況和原因應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中予以說明。對于大型、復(fù)雜設(shè)備，在試驗(yàn)時宜采用虛擬點(diǎn)進(jìn)行控制。6.3.5測量點(diǎn)測量點(diǎn)位于被試設(shè)備的指定位置上，用于試驗(yàn)時采集數(shù)據(jù)以檢測被試設(shè)備的振動響應(yīng)特性。測量點(diǎn)應(yīng)在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)開始前選定(見第7章)。6.4試驗(yàn)中的機(jī)械狀態(tài)和功能測試6.4.1機(jī)械狀態(tài)若安裝在機(jī)車車輛上的被試設(shè)備長期保持的機(jī)械狀態(tài)不止一種，則需選取兩種機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，其中至少選取一種最惡劣的狀態(tài)(如接觸器緊固力最小的機(jī)械狀態(tài))。當(dāng)被試設(shè)備的機(jī)械狀態(tài)多于一種時，其每種狀態(tài)下的沖擊和振動試驗(yàn)時間應(yīng)相等，其試驗(yàn)量級分別6GB/T21563—2018在第8章、第9章和第10章中予以規(guī)定。6.4.2功能測試制造商應(yīng)在試驗(yàn)開始前制定功能測試大綱并與用戶達(dá)成協(xié)議。功能測試應(yīng)在功能振動試驗(yàn)時(見第8章)進(jìn)行。功能測試旨在驗(yàn)證設(shè)備的工作能力，僅用于表明被試設(shè)備在實(shí)際使用時能正常工作，不應(yīng)與性能測試混淆。如果功能測試有所更改，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中詳細(xì)說明。在試驗(yàn)開始前及所有試驗(yàn)完成后，均應(yīng)進(jìn)行性能測試。制造商應(yīng)制定性能測試大綱，應(yīng)給出允許的容差范圍。6.5隨機(jī)振動試驗(yàn)的可再現(xiàn)性隨機(jī)振動信號在時域內(nèi)不具備可重復(fù)性，在同樣長的時間內(nèi)，隨機(jī)信號發(fā)生器無法產(chǎn)生兩個完全相同的樣本。盡管如此，仍可闡明兩個隨機(jī)信號的相似性，并在它們的特性曲線上給出其容差范圍。應(yīng)對一個隨機(jī)信號進(jìn)行定義，以便將來能在不同試驗(yàn)機(jī)構(gòu)或不同被試設(shè)備上按相似的試驗(yàn)條件進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。應(yīng)注意：a)以下容差范圍包括儀器誤差，但不包括如隨機(jī)(統(tǒng)計(jì))誤差、系統(tǒng)誤差等其他誤差；b)測量數(shù)據(jù)應(yīng)取自檢測點(diǎn)或參考點(diǎn)。6.5.2加速度譜密度(ASD)ASD容差應(yīng)小于規(guī)定ASD量級的±3dB(范圍從1/2×ASD～2×ASD),見圖2～圖5所示。起止斜率不應(yīng)小于圖2～圖5中的數(shù)值。在給定頻率范圍內(nèi)，參考點(diǎn)的加速度r.m.s.值應(yīng)在圖2～圖5中規(guī)定值的±10%以內(nèi)。6.5.4概率密度函數(shù)(PDF)除非另有說明，每個測量點(diǎn)處所測加速度的時間序列PDF應(yīng)呈近似高斯分布，且波峰因數(shù)(即峰值與r.m.s.值之比)不應(yīng)小于2.5。6.5.5持續(xù)時間在每個軸向上進(jìn)行上述隨機(jī)振動的總時間不應(yīng)少于規(guī)定值(見8.2和9.2)。6.6測量容差振動容差應(yīng)符合IEC60068-2-64:2008中4.3的規(guī)定。6.7恢復(fù)應(yīng)在同等條件下(如溫度)對被試設(shè)備進(jìn)行初始檢測和最終檢測。在試驗(yàn)后和最終檢測前應(yīng)對被試7GB/T21563—2018設(shè)備進(jìn)行一定時間的恢復(fù)，以確保其能達(dá)到與初始檢測時相同的條件。7初始檢測和預(yù)處理試驗(yàn)開始前應(yīng)按6.4.3進(jìn)行性能測試，若此類測試超出了試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的實(shí)際能力范圍，則應(yīng)由制造商完成，并提供書面證明，即證明在按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊和振動試驗(yàn)之前，被試設(shè)備符合性能測試要求。測量點(diǎn)的位置應(yīng)由制造商確定，并清楚地注明在試驗(yàn)報(bào)告中。應(yīng)按制造商給出的參考點(diǎn)和測量點(diǎn)上獲取的隨機(jī)信號來計(jì)算傳遞函數(shù)。為進(jìn)行檢查或安裝儀器而取下的蓋板，在試驗(yàn)中應(yīng)復(fù)原。對于1類設(shè)備，應(yīng)在第9章的試驗(yàn)條件下測得其傳遞函數(shù)；對于2類、3類設(shè)備，應(yīng)在第8章的試驗(yàn)條件下測得其傳遞函數(shù)。測量的相干系數(shù)不應(yīng)小于0.9,如果無法達(dá)到，則取不少于120個互不重疊頻譜的平均值(或240個統(tǒng)計(jì)自由度的線性平均值)。8功能振動試驗(yàn)條件8.1試驗(yàn)嚴(yán)酷等級和頻率范圍應(yīng)按表1中相應(yīng)的r.m.s.值和頻率范圍對被試設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)被試設(shè)備2個或3個軸向的實(shí)際安裝方向未知時，則均應(yīng)按所未知軸向中最嚴(yán)酷的等級完成試驗(yàn)。表1功能振動試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級和頻率范圍類別取向r.m.s.值m/s2頻率范圍1類A級車體安裝垂向橫向縱向0.750.370.50見圖21類B級車體安裝垂向橫向縱向0.450.70見圖32類轉(zhuǎn)向架安裝垂向橫向縱向5.404.702.50見圖43類車軸安裝垂向橫向縱向38.034.0見圖5注1:這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)是附錄A中的典型運(yùn)行數(shù)據(jù)，是試驗(yàn)時施加在被試設(shè)備上的最小試驗(yàn)量級。當(dāng)實(shí)測數(shù)據(jù)中包含上述功能振動試驗(yàn)條件時，可參照附錄A和附錄C中的方法和公式進(jìn)行加速試驗(yàn)。注2:實(shí)測數(shù)據(jù)通過應(yīng)用附錄A和附錄C中的方法和公式獲得的功能振動試驗(yàn)量級可能低于表1中的最小試驗(yàn)量級，但在事先征得制造商和用戶的同意后，被試設(shè)備可按實(shí)測的較低功能振動試驗(yàn)量級進(jìn)行試驗(yàn)。此時，被試設(shè)備的試驗(yàn)僅部分被驗(yàn)證符合本標(biāo)準(zhǔn)要求(僅驗(yàn)證其運(yùn)行條件),且低于或等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實(shí)測功能振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)在試驗(yàn)報(bào)告中予以詳細(xì)說明。8GB/T21563—20188.2功能振動試驗(yàn)持續(xù)時間功能振動試驗(yàn)的持續(xù)時間應(yīng)足夠長，以確保能完成所有的功能測試(見6.4.2)項(xiàng)目。8.3試驗(yàn)中的功能測試在功能振動試驗(yàn)過程中，應(yīng)進(jìn)行與用戶商定的功能測試(見6.4.2)。9模擬長壽命振動試驗(yàn)條件9.1試驗(yàn)嚴(yán)酷等級和頻率范圍本標(biāo)準(zhǔn)在確定模擬長壽命振動試驗(yàn)量級時，采用了兩種加速度比例系數(shù)計(jì)算方法：a)參照A.5.1的方法求得1類、2類試驗(yàn)的加速度比例系數(shù)為5.66,3類試驗(yàn)的加速度比例系數(shù)為3.78;b)參照A.5.2的方法求得1類、2類和3類試驗(yàn)的加速度比例系數(shù)均為7.83。試驗(yàn)前制造商和用戶應(yīng)協(xié)商確定采用A.5.1或A.5.2中的加速度比例系數(shù)求得的模擬長壽命振動試驗(yàn)量級進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)被試設(shè)備2個或3個軸向的實(shí)際安裝方向未知時，則未知軸向均應(yīng)按所未知軸向中最嚴(yán)酷的等級完成試驗(yàn)。表2模擬長壽命振動試驗(yàn)嚴(yán)酷等級和頻率范圍類別取向試驗(yàn)5/h,r.m.s.值m/s2頻率范圍加速度比例系數(shù)取5.66(1、2類)或3.78(3類)加速度比例系數(shù)取7.83(1、2、3類)1類A級車體安裝垂向橫向縱向4.252.092.835.902.903.90見圖21類B級車體安裝垂向橫向縱向5.722.553.963.515.51見圖32類轉(zhuǎn)向架安裝垂向橫向縱向30.626.642.537.020.0見圖43類車軸安裝垂向橫向縱向64.3見圖5注：若功能振動試驗(yàn)量級源于實(shí)測數(shù)據(jù)，則模擬長壽命振動試驗(yàn)量級也由實(shí)測功能振動試驗(yàn)量級參照附錄A中的加速度比例系數(shù)計(jì)算得出。9GB/T21563—20189.2模擬長壽命振動試驗(yàn)持續(xù)時間被試設(shè)備一般應(yīng)在垂向、橫向、縱向3個軸向各自完成5h的試驗(yàn)，其總試驗(yàn)時間應(yīng)達(dá)到15h。若試驗(yàn)期間出現(xiàn)因被試設(shè)備過熱(如橡膠件振動過熱等)而可能對其造成影響時，則可將試驗(yàn)暫停一段時間，以便被試設(shè)備恢復(fù)至正常狀態(tài)，但應(yīng)確保該軸向的累積試驗(yàn)時間達(dá)到5h。試驗(yàn)暫停情況應(yīng)記錄在試驗(yàn)報(bào)告中。10沖擊試驗(yàn)條件10.1脈沖波形和容差被試設(shè)備應(yīng)按IEC60068-2-27:2008施加一系列持續(xù)時間為D、峰值為A的單個半正弦脈沖(D和A的值見圖7)。橫向加速度不應(yīng)超過IEC60068-2-27:2008規(guī)定方向的標(biāo)稱脈沖峰值加速度的30%,且前后沖擊波形補(bǔ)償系數(shù)不超過20%。圖7給出了脈沖波形和容差范圍。當(dāng)被試設(shè)備2個或3個軸向的實(shí)際安裝方向未知時，則未知軸向均應(yīng)按所未知軸向中最嚴(yán)酷的等級完成試驗(yàn)。若制造商和用戶事前達(dá)成協(xié)議，被試設(shè)備也可按現(xiàn)場采集的沖擊信號采用GB/T2423.57—2008中規(guī)定的方法所合成的沖擊響應(yīng)譜進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時應(yīng)明確沖擊響應(yīng)譜譜型、試驗(yàn)時域波形、單次脈沖時間及試驗(yàn)次數(shù)。10.2速度變化量實(shí)際速度變化量不應(yīng)超過圖7所示標(biāo)稱脈沖相應(yīng)值的±15%。當(dāng)速度變化量取決于實(shí)際脈沖的積分時，應(yīng)按圖7的積分時間計(jì)算。被試設(shè)備應(yīng)按6.2的要求安裝到試驗(yàn)臺上。10.4脈沖重復(fù)頻率為使被試設(shè)備從共振效應(yīng)中恢復(fù)，兩次沖擊之間應(yīng)相隔足夠長的時間。10.5試驗(yàn)嚴(yán)酷等級、脈沖波形和方向數(shù)值見表3。GB/T21563—2018表3試驗(yàn)嚴(yán)酷等級、脈沖波形和方向類別取向峰值加速度Am/s2標(biāo)稱持續(xù)時間Dms1類車體安裝垂向橫向縱向2類轉(zhuǎn)向架安裝全部3類車軸安裝全部6注1:脈沖波形詳見圖7。注2:對于重型設(shè)備，若無合適的試驗(yàn)臺來進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，則可在事先征得制造商和用戶同意的情況下，采用降低沖擊峰值加速度或采用沖擊響應(yīng)譜來完成試驗(yàn)。10.6沖擊次數(shù)按IEC60068-2-27:2008的規(guī)定，應(yīng)對被試設(shè)備施加18次沖擊(應(yīng)在垂向、橫向、縱向3個軸向分別進(jìn)行正向、反向各3次沖擊)。應(yīng)對6.4.1中規(guī)定的每種機(jī)械狀態(tài)均重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。10.7試驗(yàn)過程中的功能測試在試驗(yàn)中不必運(yùn)行被試設(shè)備。但某些設(shè)備應(yīng)保持其功能的完整性，除在相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，應(yīng)按制造商和用戶在試驗(yàn)大綱中的要求進(jìn)行驗(yàn)證11運(yùn)輸和裝卸應(yīng)符合IEC60068-2-27的規(guī)定。12最終檢測試驗(yàn)完成之后，應(yīng)按6.4.3對被試設(shè)備進(jìn)行性能測試。由于測試性質(zhì)的原因，此類測試可能超出了試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的能力范圍，在此情況下，應(yīng)由制造商完成，并提供書面證明，即證明在按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊和振動試驗(yàn)后，被試設(shè)備符合性能測試的要求。應(yīng)按制造商給出的參考點(diǎn)和測量點(diǎn)上獲取的隨機(jī)信號來計(jì)算傳遞函數(shù)。為進(jìn)行檢查或安裝儀器而取下的蓋板，在試驗(yàn)中應(yīng)復(fù)原。對于1類設(shè)備，應(yīng)在第9章的試驗(yàn)條件下測得其傳遞函數(shù)；對于2類、3類設(shè)備，應(yīng)在第8章的試驗(yàn)條件下測得其傳遞函數(shù)。測量的相干系數(shù)不應(yīng)小于0.9,若無法達(dá)到，則取不少于120個互不重疊頻譜的平均值(或240個統(tǒng)計(jì)自由度的線性平均值)。當(dāng)傳遞函數(shù)或其他測量數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，應(yīng)進(jìn)行分析并在試驗(yàn)報(bào)告中說明。13驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)所有試驗(yàn)完成之后，如果達(dá)到了以下要求，可為被試設(shè)備出具試驗(yàn)合格證書：GB/T21563—2018a)6.4.2的功能在規(guī)定范圍以內(nèi)；b)6.4.3的性能在規(guī)定范圍以內(nèi)；c)外觀和機(jī)械結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。應(yīng)對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行工程判別。14試驗(yàn)報(bào)告在試驗(yàn)、最終檢測和功能測試全部或部分完成后，試驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)向用戶出具完整的試驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告中應(yīng)說明試驗(yàn)過程、被試設(shè)備所受的影響，以及下列內(nèi)容：a)試驗(yàn)過程中發(fā)生的變化，并標(biāo)明序列號或識別號。b)應(yīng)提供試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)過程的詳細(xì)記錄。這些內(nèi)容可列入試驗(yàn)報(bào)告中。c)應(yīng)按6.2的規(guī)定將被試設(shè)備的安裝方式記錄在試驗(yàn)報(bào)告中。d)采用的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)順序，試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)圖示說明所有的檢測點(diǎn)和測量點(diǎn)的位置。e)所進(jìn)行的功能測試以及試驗(yàn)前、后測得的數(shù)據(jù)。f)檢測點(diǎn)、參考點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和按預(yù)期要求、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)得出的觀察結(jié)果。試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)包括按圖2～圖7格式的所有檢測點(diǎn)的圖示。試驗(yàn)報(bào)告中還應(yīng)包含容差范圍，以證明該試驗(yàn)在本標(biāo)準(zhǔn)容差范圍之內(nèi)。g)應(yīng)提供振動試驗(yàn)的功能測試數(shù)據(jù)和/或沖擊試驗(yàn)的功能驗(yàn)證結(jié)果。15試驗(yàn)證書試驗(yàn)證書應(yīng)包含以下全部信息：——關(guān)于被試設(shè)備的說明；——制造商名稱；——設(shè)備型號和出廠/更改情況；——設(shè)備的序列號；——試驗(yàn)報(bào)告編號； ——產(chǎn)品試驗(yàn)大綱。試驗(yàn)證書應(yīng)由試驗(yàn)機(jī)構(gòu)和制造商授權(quán)的代表簽署。注：附錄D列出了一個典型的試驗(yàn)證書。16試品處置按本標(biāo)準(zhǔn)通過試驗(yàn)的所有設(shè)備，制造商應(yīng)給出明確的標(biāo)識。滿足試驗(yàn)要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，可按制造商和最終用戶之間的協(xié)議確定是否投入使用。GB/T21563—2018上限x-ASD/f1f205功能振動試驗(yàn)垂向橫向縱向0.01660.00410.0073r.m.s.值“m/s22Hz～150Hz0.750.370.50模擬長壽命振動試驗(yàn)加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.830.5320.1310.2500.2340.452r.m.s.值"m/s22Hz～150Hz4.255.902.092.902.833.90注1:對于試驗(yàn)頻率高于2Hz的設(shè)備，其r.m.s.值需低于上述值。注2:對于試驗(yàn)頻率低于150Hz的設(shè)備，其r.m.s.值需低于上述值。注3:如果f?以上的頻率存在，則需包括在內(nèi)，通過延長-6dB/倍頻程衰減線與要求的最大頻率相交可得到其幅值。此時，其r.m.s.值將增加。注4:行李架、水箱等在軌道機(jī)車車輛運(yùn)行過程中具有附加載荷的產(chǎn)品，在試驗(yàn)時需考慮產(chǎn)品與附加載荷的總質(zhì)量(按總質(zhì)量計(jì)算f?、f?)。試驗(yàn)時附加載荷的質(zhì)量宜參照產(chǎn)品規(guī)范或?qū)嶋H使用情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給出。表示參考值。圖21類A級車體安裝ASD頻譜GB/T21563—201899dB/倍頻程上限標(biāo)稱值x下限頻率/Hz(對數(shù)坐標(biāo))ASD/(對數(shù)坐標(biāo))標(biāo)稱頻譜的-6dB/倍頻程f?f5功能振動試驗(yàn)垂向橫向縱向ASD量級0.03010.00600.0144r.m.s.值“m/s22Hz～150Hz0.450.70模擬長壽命振動試驗(yàn)加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.83ASD量級0.9640.1920.3660.4610.901r.m.s.值“m/s22Hz～150Hz2.55注1:對于試驗(yàn)頻率高于2Hz的設(shè)備，其r.m.s.值需低于上述值。注2:對于試驗(yàn)頻率低于150Hz的設(shè)備，其r.m.s.值需低于上述值。注3:如果f?以上的頻率存在，則需包括在內(nèi)，通過延長-6dB/倍頻程衰減線與要求的最大頻率相交可得到其幅值。此時，其r.m,s.值將增加。注4:行李架、水箱等在軌道機(jī)車車輛運(yùn)行過程中具有附加載荷的產(chǎn)品，在試驗(yàn)時需考慮產(chǎn)品與附加載荷的總質(zhì)量(按總質(zhì)量計(jì)算f?、f?)。試驗(yàn)時附加載荷的質(zhì)量宜參照產(chǎn)品規(guī)范或?qū)嶋H使用情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給出。表示參考值。圖31類B級車體安裝ASD頻譜GB/T21563—2018ASD/[(m/s2)2/Hz](對數(shù)坐標(biāo))下限標(biāo)稱頻譜的f頻率/Hzf功能振動試驗(yàn)垂向橫向縱向0.1900.1440.0414r.m.s.值”m/s22Hz～250Hz4.7模擬長壽命振動試驗(yàn)加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取5.66加速度比例系數(shù)取7.836.124.628.962.62r.m.s.值“m/s22Hz～250Hz30.642.526.637.020.0注1:對于試驗(yàn)頻率高于2Hz的設(shè)備，其r.m.s.值需低于上述值。注2:對于試驗(yàn)頻率低于150Hz的設(shè)備，其r.m.s.值需低于上述值。注3:如果f?以上的頻率存在，則需包括在內(nèi)，通過延長-6dB/倍頻程衰減線與要求的最大頻率相交可得到其幅值。此時，其r.m.s.值將增加。表示參考值。圖42類轉(zhuǎn)向架安裝ASD頻譜GB/T21563—2018ASD/(對數(shù)坐標(biāo))dB/(對數(shù)坐標(biāo))dB/倍頻程9容差帶±3dB上限標(biāo)稱值x-6dB/倍頻程標(biāo)稱值x下限f?20頻率/Hzf?20(對數(shù)坐標(biāo))功能振動試驗(yàn)垂向橫向縱向8.74r.m.s.值m/s210Hz～500Hz38.034.0模擬長壽命振動試驗(yàn)加速度比例系數(shù)取3.78加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取3.78加速度比例系數(shù)取7.83加速度比例系數(shù)取3.78加速度比例系數(shù)取7.83545.2441.225.02r.m.s.值m/s210Hz～500Hz300.0270.064.3注1:對于試驗(yàn)頻率低于500Hz的設(shè)備，其r.m.s.值需低于上述值。注2:如果f?以上的頻率存在，則需包括在內(nèi)，通過延長-6dB/倍頻程衰減線與要求的最大頻率相交可得到其幅值。此時，其r.m.s.值將增加。表示參考值。GB/T21563—2018幅值圖6累積PDF容差范圍GB/T21563—2018A0.8A0.2A02.51)2.1DL)積分時間=1.5D沖擊試驗(yàn)臺監(jiān)測時間-2.4D振動試驗(yàn)臺監(jiān)測時間=6D類別取向峰值加速度Am/s標(biāo)稱持續(xù)時間Dms1類車體安裝垂向橫向縱向2類轉(zhuǎn)向架安裝全部3類車軸安裝全部6注1:某些特殊用途的1類設(shè)備可能需要額外增加峰值加速度為30m/s2和標(biāo)稱持續(xù)時間為100ms的沖擊試驗(yàn)。在此情況下，制造商和用戶需在試驗(yàn)前就試驗(yàn)量級達(dá)成一致意見。注2:行李架、水箱等在軌道機(jī)車車輛運(yùn)行過程中具有附加載荷的產(chǎn)品，在試驗(yàn)時需考慮產(chǎn)品和附加載荷的總質(zhì)量。試驗(yàn)時附加載荷的質(zhì)量宜參照產(chǎn)品規(guī)范或?qū)嶋H使用情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給出。垂垂直GB/T21563—2018(資料性附錄)以及從所得運(yùn)行數(shù)據(jù)推導(dǎo)隨機(jī)試驗(yàn)量級方法的解釋A.1總則軌道機(jī)車車輛的沖擊和振動與車輛速度、軌道條件及其他環(huán)境因素有關(guān)。為評估軌道機(jī)車車輛上安裝的設(shè)備能否正常地?zé)o故障工作一定的年限，需要有設(shè)計(jì)/試驗(yàn)規(guī)范。為建立符合實(shí)際的試驗(yàn)規(guī)范，有必要獲得實(shí)測的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，得到試驗(yàn)量級?？墒褂靡韵聰?shù)據(jù)和方法：——對3種安裝類別：車軸、轉(zhuǎn)向架及車體，采用的標(biāo)準(zhǔn)測量位置(見A.2);——通過問卷調(diào)查方法向軌道交通運(yùn)營商及設(shè)備制造商獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)(見A.3);——所得運(yùn)行數(shù)據(jù)的匯總(見A.4);——從所得運(yùn)行數(shù)據(jù)推導(dǎo)隨機(jī)試驗(yàn)量級的方法(見A.5);——采用A.5的方法從運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得出的試驗(yàn)量級(見A.6)。注：當(dāng)運(yùn)行數(shù)據(jù)是從實(shí)際軌道機(jī)車車輛/線路上獲得時，其試驗(yàn)量級可采用A.5的方法計(jì)算得出。A.2對3種安裝類別：車軸、轉(zhuǎn)向架及車體采用的標(biāo)準(zhǔn)測量位置車軸、轉(zhuǎn)向架及車體3種安裝類別所采用的標(biāo)準(zhǔn)測量位置見圖A.1。BBA——車軸的垂向、橫向和縱向測量位置；F——轉(zhuǎn)向架(構(gòu)架)的垂向、橫向和縱向測量位置；B——車體的垂向、橫向和縱向測量位置。圖A.1車軸、轉(zhuǎn)向架(構(gòu)架)及車體采用的標(biāo)準(zhǔn)測量位置A.3通過問卷調(diào)查從軌道交通運(yùn)營商和設(shè)備制造商處獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)參照表A.1對每個測量位置的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行問卷調(diào)查。GB/T21563—2018表A.1試驗(yàn)參數(shù)/條件的環(huán)境數(shù)據(jù)采集問卷表測量位置測量方向結(jié)果(回答)試驗(yàn)參數(shù)/條件(問題)總則1測量振動級別的理由2軌道交通系統(tǒng)所處的地點(diǎn)3被測車輛的類型4特定試驗(yàn)或正常運(yùn)行主要條件6天氣狀況[溫度(℃)、相對濕度(%)、雨、雪]7被測車輛的軸重8鋼軌型號(UIC分級)9鐵道基礎(chǔ)(軌枕、道碴)10鋼軌接口類型(焊接、鉸接)附加條件11車輪條件、斷面、圓錐度12軌道條件(垂向r.m.s.振幅)13用于測量的軌道長度14彎曲半徑和數(shù)量15過道叉數(shù)和位置16其他獨(dú)有事件(橋梁、隧道)17列車配置和總質(zhì)量18牽引力(僅動車)記錄19記錄儀類型(FM、DR、PCM、DAT)20頻率范圍(下限及上限)21振幅范圍(最大和最小)時域分析22時域分析的帶寬23采樣頻率24樣本總數(shù)或所有記錄的總時間25最大加速度(m/s2,正)26最小加速度(m/s2,負(fù))27方均根值28振幅分辨率29基于譜密度函數(shù)的r.m.s.值(m/s2)頻譜分析(車體、轉(zhuǎn)向架和車軸宜采用的分析帶寬分別為150Hz、250Hz、500Hz)30頻譜分析帶寬/抗混濾波器的截止頻率31相應(yīng)時間記錄的采樣頻率32頻率分辨率(△f)或頻率線數(shù)33數(shù)據(jù)采集時的樣本數(shù)量(塊長度)34低頻極限35采集/分析時的時間窗類型及記錄長度GB/T21563—2018表A.1(續(xù))測量位置測量方向結(jié)果(回答)試驗(yàn)參數(shù)/條件(問題)36平均次數(shù)(時間記錄)37樣本總數(shù)和重疊(0≤0,<1)38ADC分辨率(動態(tài)范圍)39儀器固有的噪聲級別40基于ASD的總r.m.s.值(m/s2)需要的圖形41基于頻域分析的功率譜密度42基于時域分析的概率密度分布A.4運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總經(jīng)問卷調(diào)查得到的r.m.s.加速度量級匯總見表A.2。表A.2經(jīng)問卷調(diào)查得到的r.m.s.加速度量級匯總類別最大量級m/s2r.m.s.平均量級m/s2r.m.s.標(biāo)準(zhǔn)偏差STD該值的次數(shù)1類車體垂向車體橫向車體縱向0.430.820.490.290.300.260.080.2082類轉(zhuǎn)向架垂向轉(zhuǎn)向架橫向轉(zhuǎn)向架縱向4.193類車軸垂向車軸橫向車軸縱向69A.5根據(jù)所得運(yùn)行數(shù)據(jù)推導(dǎo)隨機(jī)試驗(yàn)量級的方法A.5.1加速度比例系數(shù)計(jì)算方法I本標(biāo)準(zhǔn)采用增加振幅而縮短試驗(yàn)時間的方法(即“振幅增強(qiáng)法”),為進(jìn)行模擬長度比例系數(shù)計(jì)算方法I中采用圖A.2所示典型疲勞強(qiáng)度曲線I,并進(jìn)行以下假設(shè)：a)作用于設(shè)備上的加速度與所產(chǎn)生的應(yīng)力幅度(最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之差)成正比，見式(A.1)。σ=M·A/S…………(A.1)GB/T21563—2018σ——應(yīng)力，單位為帕(Pa);M——質(zhì)量，單位為千克(kg);A——加速度，單位為米每二次方秒(m/s2);S——截面積，單位為平方米(m2)。次冪和循環(huán)次數(shù)的乘積成正比。由假設(shè)a)可知：基于損傷與應(yīng)力幅度的正比關(guān)系可求得模擬長壽命振動試驗(yàn)量級，即模擬長壽命振動試驗(yàn)量級等于功能振動試驗(yàn)量級乘以加速度比例系數(shù)。D=a·△g"·N…………(A.2)D——損傷；N——循環(huán)次數(shù)；基于疲勞強(qiáng)度理論，由圖A.2可知式(A.3)、式(A.4)。當(dāng)N≤5×10?時：1g(N)=1g(a)—m?lg(△σ)…………(A.3)GB/T21563—2018lg(N)=1g(b)—m?lg(△σ)…………(A.4)式中：m?=m?+2。由式(A.3)、式(A.4)可知式(A.5)、式(A.6)、式(A.7)、式(A.8)。…………(A.5)當(dāng)5×10?≤N≤100×10?時：…………(A.6)a?N△σ”!=1…………(A.7)當(dāng)5×10?≤N≤100×10?時：a?N△σ"2=1…………(A.8)圖A.2中，當(dāng)應(yīng)力幅度低于截止極限△o1(循環(huán)次數(shù)100×102時，所對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)N趨于無窮大。即作用于設(shè)備上的應(yīng)力幅度低于截止極限時將不會對其造成任何疲勞損傷。為使設(shè)備在5h的模擬長壽命振動試驗(yàn)時間內(nèi)達(dá)到與其使用壽命周期同等的疲勞損傷等級，應(yīng)增強(qiáng)其功能振動試驗(yàn)的ASD值。若軌道機(jī)車車輛的使用壽命為25年，按300d/a、107h/d計(jì)算，則其使用壽命為75×103h或270×10?s。因功能振動試驗(yàn)ASD譜中規(guī)定的最小頻率為2Hz(1、2類)或10Hz(3類),則在其使用壽命周期內(nèi)的最少循環(huán)次數(shù)Ns(1類、2類為540×10?次。3類為2700×10?次)已超過循環(huán)截止極限100×10?次。因此可令：a)使用壽命周期內(nèi)的應(yīng)力幅度(△o?):△o△o?;b)使用壽命周期內(nèi)的循環(huán)次數(shù)(Ns):Ns=100×10?。因每個軸向的模擬長壽命振動試驗(yàn)時間為18000s,且功能振動試驗(yàn)ASD譜規(guī)定的最小頻率為2Hz(1類、2類)或10Hz(3類),則在5h的模擬長壽命振動試驗(yàn)內(nèi)的最少循環(huán)次數(shù)N為0.036×106次(1類、2類)或0.18×10?次(3類)。模擬長壽命振動試驗(yàn)時的應(yīng)力幅度△o,位于圖A.2所示疲勞強(qiáng)度曲線的第1)部分。根據(jù)式(A.7)、式(A.8),通過功能振動試驗(yàn)ASD量級可求得模擬長壽命振動試驗(yàn)ASD量級，見β——加速度比例系數(shù)?！?A.9)因恒幅疲勞極限△op對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)為5×10?次，則a?和a?可用式(A.10)表示。…………(A.10)GB/T21563—2018………………(A.11)m?=4(典型金屬材料)。a)1類、2類試驗(yàn)的加速度比例系數(shù)為：5.66;b)3類試驗(yàn)的加速度比例系數(shù)為：3.78。A.5.2加速度比例系數(shù)計(jì)算方法Ⅱ本標(biāo)準(zhǔn)采用增加振幅而縮短試驗(yàn)時間的方法(即“振幅增強(qiáng)法”),為進(jìn)行模擬長壽命振動試驗(yàn)，IEC61373:1999中給出的加速度比例系數(shù)計(jì)算方法Ⅱ中采用圖A.3所示典型疲勞強(qiáng)度曲線Ⅱ,并進(jìn)行以下假設(shè)：假設(shè)損傷正比于應(yīng)力幅度的m次冪乘以循環(huán)次數(shù)，可得出式(A.12)。Do△σ"N…………(A.12)D——損傷；m——指數(shù)(典型值為3～9)。圖A.3典型疲勞強(qiáng)度曲線Ⅱ這個關(guān)系與加速度量級有關(guān)、且與運(yùn)行壽命和試驗(yàn)時間有相同常數(shù)的假設(shè)有關(guān)，見式(A.13)。T,A"=T?A"…………(A.13)T,——運(yùn)行壽命，單位為時(h);GB/T21563—2018T?——試驗(yàn)時間，單位為時(h);A,——運(yùn)行加速度，單位為米每二次方秒(m/s2);A,——試驗(yàn)加速度，單位為米每二次方秒(m/s2)。將式(A.13)轉(zhuǎn)換成加速度的比例關(guān)系，得到式(A.14)?！?A.14)…………(A.15)T?——25%正常壽命(正常壽命按25年，每年工作300d,每天工作10h計(jì)算，從而求得運(yùn)行壽命T?=18750h);T,——5h試驗(yàn)時間；m——4(典型金屬材料)?！?A.16)A.5.3采用A.5.1或A.5.2中的加速度比例系數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算試驗(yàn)量級的方法本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)軌道機(jī)車車輛運(yùn)行環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)制定，所得數(shù)據(jù)按照r.m.s.量級和不同類別標(biāo)準(zhǔn)偏差等級編輯匯總，見表A.2。功能振動試驗(yàn)量級可由式(A.17)、式(A.18)計(jì)算。1類B級見式(A.17)。FRTL=AS+2STD…………(A.17)STD——標(biāo)準(zhǔn)偏差。所有其他類別見式(A.18)。FRTL=AS+STD(A.18)模擬長壽命振動試驗(yàn)量級可由式(A.19)計(jì)算。SLLRTL=FRTL×β(A.19)SLLRTL——模擬長壽命振動試驗(yàn)量級；β——加速度比例系數(shù)，見表A.3所計(jì)算的試驗(yàn)量級。A.6采用A.5的方法從運(yùn)行數(shù)據(jù)得到試驗(yàn)量級采用A.5的方法從運(yùn)行數(shù)據(jù)得到的試驗(yàn)量級見表A.3。GB/T21563—2018表A.3采用A.5的方法從運(yùn)行數(shù)據(jù)得到的試驗(yàn)量級r.m.s.加速度量級m/s2類別功能振動試驗(yàn)量級