GBT 21563-2018 軌道交通 機車車輛設備 沖擊和振動試驗

ICS29.280代替GB/T21563—2008軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗(IEC61373:2010,MOD)國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標準化管理委員會GB/T21563—2018 V 1 23術語和定義 2 3 46試驗機構需要的其他信息 4 7 7 810沖擊試驗條件 9 13驗收標準 行數據推導隨機試驗量級方法的解釋 附錄B(資料性附錄)設備在軌道機車車輛上的安裝位置示意圖及其試驗類別 附錄C(資料性附錄)通過ASD值或量級計算r.m.s.值的導則 附錄D(資料性附錄)試驗證書示例 IⅢGB/T21563—2018本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準代替GB/T21563—2008《軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗》,與GB/T21563—2008相比，主要技術變化如下：——增加了引用標準GB/T2423.57—2008(見第2章);——修改了在功能振動試驗前制造商和用戶的協議內容(見第4章，2008年版的第4章);——修改了試驗順序的相關內容，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容，使試驗方法更為合理(見6.2);——修改了被試設備固定點的相關內容(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條件”,制造商和用戶可根據實際情況對本標準進行裁剪使用(見第9章，2008年版的第9章); —增加了采用沖擊響應譜方法完成沖擊試驗的內容，以便制造商和用戶可根據實際情況對本標準進行裁剪使用(見10.1);——增加了在試驗臺能力不足的情況下重型設備沖擊試驗處理方法的內容(見10.5中表3,注2);——修改了1、2、3類模擬長壽命振動試驗頻譜，因標準中引入了兩種不同的加速度比例系數計算方法，從而得到兩種不同的振動試驗頻譜(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計算方法，使制造商和用戶可根據實際情況對本標準進行裁剪使用(見A.5.1);——增加了典型疲勞強度曲線，以便明晰加速度比例系數計算方法Ⅱ的推導過程(見圖A.3)。本標準使用重新起草法修改采用IEC61373:2010《軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗》。本標準與IEC61373:2010相比存在技術性差異，這些差異涉及的條款已通過在其外側頁邊空白位置的垂直單線(|)進行了標示，具體技術性差異及其原因如下：——關于規(guī)范性引用文件，本標準做了具有技術性差異的調整，以適應我國的技術條件，調整的情●用等同采用國際標準的GB/T2423.43—2008代替了IEC60068-2-47:2005;●用等同采用國際標準的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械設備或部件的適用范圍；——修改了第6章的條結構，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容，使試驗方法更為合理；——修改了“模擬長壽命振動試驗條件”,使制造商和用戶可根據實際情況對本標準進行裁剪使用；——修改了圖2～圖5的內容，增加了按A.5.2中的加速度比例系數取7.83計算得出的試驗量級，使制造商和用戶可根據實際情況對本標準進行裁剪使用；——增加了采用沖擊響應譜方法完成沖擊試驗的內容，以便制造商和用戶可根據實際情況對本標準進行裁剪使用。本標準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)分布概率密度函數表達式的符號，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“參考點總方均根值”“損傷”“加速度比例系數”“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。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由國家鐵路局提出。本標準由全國牽引電氣設備與系統(tǒng)標準化技術委員會(SAC/TC278)歸口。本標準起草單位：中車株洲電力機車研究所有限公司、中國鐵道科學研究院標準計量研究所、中車青島四方車輛研究所有限公司、中車青島四方機車車輛股份有限公司。本標準所代替標準的歷次版本發(fā)布情況為：—GB/T21563—2008。VGB/T21563—2018本標準包括了安裝在軌道機車車輛上的機械、氣動、電氣和電子設備(以下均簡稱為設備)或部件的沖擊和隨機振動試驗要求。隨機振動是驗證設備(或部件)的唯一方法。本標準中的試驗主要用于驗證被試設備在軌道機車車輛正常運行環(huán)境條件下承受振動的能力。為了使之具有代表性，本標準采用了全世界各個機構提供的現場實測數據。本標準不適用于特殊應用場合下因自感應產生的振動。在執(zhí)行和解釋本標準時，需要有工程技術方面的判斷能力和經驗。本標準用于設計和驗證，但不排除采用其他方式(如正弦振動)來確保機械和工作上的置信度滿足預期要求。被試設備的試驗量級僅取決于其在車上的安裝位置(即車軸、轉向架或車體安裝)。為獲取隨機振動激勵下與設備性能有關的設計信息，可采用樣機進行試驗；但為驗證設備，應從正常設備中抽取樣品進行試驗。1GB/T21563—2018軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗1范圍本標準規(guī)定了對安裝在軌道機車車輛上的設備進行沖擊和隨機振動試驗的要求。由于軌道運行環(huán)境的影響，車上的設備將承受沖擊和振動。為確保設備的運行質量，在裝車前應模擬設備使用環(huán)境條件對其進行一定時間的試驗。可采用多種方法進行模擬長壽命振動試驗，這些方法各有利弊，其中最常用的有：a)振幅增強法：增大振幅，減少試驗時間；b)時間壓縮法：保留原始振幅，減少試驗時間(提高試驗頻率);c)振幅抽取法：當振幅低于特定值時，剔除其在原始數據中所占的時間段。本標準采用上述a)所述的“振幅增強法”,與第2章中的引用文件一起，規(guī)定了用于軌道機車車輛上的設備進行振動試驗時的默認試驗步驟。但是，制造商和用戶也可根據事先達成的協議采用其他標準進行試驗，在此情況下，可不按本標準進行驗證。若能獲取有效的現場信息，則可按附錄A的方法進行試驗。若所采用的其他標準的試驗量級低于本標準要求，則該設備被部分證明適合于本標準(僅當在現場條件下獲取的功能振動試驗量級小于或等于試驗報告中的規(guī)定值時)。本標準主要用于軌道系統(tǒng)上的機車車輛，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)，制造商和用戶應在招標時就試驗量級達成協議。宜按附錄A中的指南來確定沖擊時間/幅值和振動頻譜。當試驗量級低于本標準時，則無法充分證明被試設備符合本標準要求。如無軌電車，其車體安裝的設備可按本標準1類要求進行試驗。本標準適用于單軸試驗。如在事先征得制造商和用戶同意后，也可進行多軸試驗。本標準僅根據設備在車上的安裝位置將試驗等級分為以下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、設備和部件；●B級車體上(或下部)直接安裝的柜體內部的組件、設備和部件?！?類轉向架安裝：●安裝在軌道機車車輛轉向架上的柜體、組件、設備和部件。——3類車軸安裝：●安裝在軌道機車車輛輪對裝置上的組件、設備和部件或總成。試驗費用取決于被試設備的重量、形狀和復雜程度，故在招標時制造商可提出符合本標準要求且更為經濟有效的試驗方法。采用商定的替代方法后，制造商有責任向用戶或其代表證明該替代方法符合本標準的要求。一旦采用替代方法，則不應按本標準要求出具證書。本標準適用于評估安裝在機車車輛主結構上的設備(和/或安裝在其上的部件),不適用于對主結構2GB/T21563—2018的組成設備進行試驗。本標準所述的主結構是指車體、轉向架和車軸。在某些情況下，用戶可能會要求完成一些附加或特殊試驗，如：a)安裝或連接在已知的可能產生固定振動頻率的振源上的設備。b)對牽引電動機、受電弓、受電靴及設計用于傳遞力和(或)力矩的懸掛部件和機械零件等設備，可能要按其特殊要求進行試驗以確定其能應用于軌道機車車輛上。在此情況下，所有需要進行的試驗都應在招標時一一協定。c)在用戶指定的特殊環(huán)境下使用的設備。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法振動、沖擊和類似動力學試驗樣品的安裝(IEC60068-2-47:2005,IDT)GB/T2423.57—2008電工電子產品環(huán)境試驗第2-81部分：試驗方法試驗Ei:沖擊沖擊響應譜合成(IEC60068-2-81:2003,IDT)GB/T3358.1—2009統(tǒng)計學詞匯及符號第1部分：一般統(tǒng)計術語與用于概率的術語(ISO3534-IEC60068-2-27:2008環(huán)境試驗第2-27部分：試驗方法試驗Ea和導則：沖擊(EnvironmentalIEC60068-2-64:2008環(huán)境試驗第2-64部分：試驗方法試驗Fh:振動、寬帶隨機振動和導則(Environmentaltesting—Part2-64:Tests—TestFh:Vibration,broadbandrandomandguidance)3術語和定義GB/T3358.1—2009和IEC60068-2-64:2008界定的以及下列術語和定義適用于本文件。隨機振動randomvibration在未來任一給定時刻，其瞬時值不能精確預知的振動。正態(tài)分布gaussiandistribution;normaldistribution具有式(1)概率密度函數的連續(xù)分布，其中-<x<0,參數滿足-<μ<0,σ>0,(見圖1)。 (1)式中：σ——標準差；3GB/T21563—2018fix)fix)+30+2a0-1σX注：根據圖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總則本標準目的在于揭示產品的潛在缺陷(或錯誤)。在軌道機車車輛上已知的沖擊和振動環(huán)境下工作本試驗條件可以證明設備在現場使用時具有規(guī)定的壽命。如設備在試驗后能滿足第13章的要求，則可認為其符合本標準。本標準中的試驗量級是參照附錄A中的方法，通過環(huán)境試驗數據推導得出。該數據由負責收集運行環(huán)境振動量級的機構提供。時能否正常工作。在試驗進行前，制造商和最終用戶應就功能測試的要求達成協議(見6.4.2)。功能振動試驗的要求見第8章。功能振動試驗并非要對模擬運行條件下的全部性能——模擬長壽命振動試驗：證實在加速運行振動量級條件下設備機械結構的完好性。在試驗時不必檢查設備的功能。模擬長壽命振動試驗要求見第9章。4GB/T21563—2018狀態(tài)和機械結構完好性沒有改變，也未出現外觀變形。這些情況應在最終試驗報告中明確說明。沖擊試驗要求見第10章。5試驗順序可按以下順序進行試驗：首先進行垂向、橫向和縱向模擬長壽命振動試驗；其次進行垂向、橫向和縱向沖擊試驗；然后(僅當指明或協定時)進行運輸和裝卸試驗；最后進行垂向、橫向和縱向功能振動試驗。為提高試驗效率，可調整試驗順序，以避免重復安裝被試設備。調整后的試驗順序應記錄在試驗報告中。在模擬長壽命振動試驗之前和之后，應按6.4.3進行性能測試。為確認被試設備在經受模擬長壽命振動試驗后是否發(fā)生變化，應對其在試驗過程中的傳遞函數進行比較。試驗大綱中應規(guī)定被試設備的取向(即參照圖A.1的要求定義被試設備的垂向、橫向和縱向)和激勵方向，并記錄在試驗報告中。6試驗機構需要的其他信息6.1概述試驗機構需要的其他一般信息見IEC60068-2-64:2008。被試設備安裝的一般要求見GB/T2423.43—20086.2被試設備的安裝和取向應按實際安裝狀態(tài)(包括彈性安裝),直接或通過夾具將被試設備安裝在試驗臺上。宜在試驗前對夾具進行測試，夾具測試的主要內容為：a)參數設置：宜采用正弦掃頻方法進行夾具測試，但也可采用隨機激勵或其他方法。采用正弦掃頻方法和隨機激勵方法進行夾具測試時，其參數設置應滿足以下要求：1)正弦掃頻方法參數設置：掃頻速率≤1oct/min,定加速度2m/s2~5m/s2,掃頻范圍：被試設備模擬長壽命振動試驗ASD譜的下限頻率～上限頻率；2)隨機激勵方法參數設置：平直譜型，ASD=0.4809(m/s2)2/Hz,譜線數≥4～6倍模擬長壽命振動試驗的譜線數，統(tǒng)計自由度≥120。b)合格判定：在整個頻率范圍內，其檢測點上測得的容差范圍應滿足以下要求：1)對于正弦掃頻方法，保持在規(guī)定振幅的±10%以內；2)對于隨機激勵方法，應用以下準則：——檢測點信號的ASD偏離規(guī)定要求不應超出：——500Hz～1000Hz之間在最大為100Hz的累計帶寬上允許偏離可達到±6dB。夾具在試驗頻率范圍內應盡量避免共振，若無法避免時，應分析試驗時夾具共振對被試設備性能的影響，并在試驗報告中予以說明。由于安裝方式對試驗結果有較大的影響，試驗報告中應準確記錄試驗安裝方式。除非另有協議，應按被試設備的實際工作取向進行試驗，試驗時不應采取特殊防護措施來抵消電磁干擾、發(fā)熱或其他因素對被試設備的使用和性能產生的影響。5GB/T21563—20186.3參考點和檢測點6.3.1概述應在參考點和/或檢測點(相對于設備的固定點而言)進行測量，以確定是否滿足試驗要求。當設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的上限頻率，則試驗時所選用的參考點和/或檢測點可能與夾具有關，而與被試設備的固定點無關。6.3.2固定點固定點是被試設備以正常工作狀態(tài)安裝時，其與夾具或振動臺面相接觸的部分。6.3.3檢測點位于夾具、振動臺或被試設備上用于信號測試的點，應盡可能靠近某個固定點并與之剛性連接。如固定點不超過4個，則全部作為檢測點。這些點的振動量級不應低于規(guī)定的下限值。試驗報告中應指明所有檢測點。若設備的零部件較少、重量較輕、機械結構不太復雜，則不必采用多個檢測點，但應在試驗報告中明確檢測點的數目和位置。6.3.4參考點參考點是為證實是否滿足試驗要求，從采集的參考信號中選取的某個點，用以表征設備在試驗中的運動情況。參考點可以是檢測點或是對各檢測點信號進行人工或自動處理后得出的虛擬點(即虛擬參考點)。若隨機振動試驗中采用虛擬點控制，其參考信號的頻譜定義為所有檢測點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——參考點總方均根值；ne——檢測點的數目。參考點的選用情況和原因應在試驗報告中予以說明。對于大型、復雜設備，在試驗時宜采用虛擬點進行控制。6.3.5測量點測量點位于被試設備的指定位置上，用于試驗時采集數據以檢測被試設備的振動響應特性。測量點應在本標準規(guī)定的試驗開始前選定(見第7章)。6.4試驗中的機械狀態(tài)和功能測試6.4.1機械狀態(tài)若安裝在機車車輛上的被試設備長期保持的機械狀態(tài)不止一種，則需選取兩種機械狀態(tài)進行試驗，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械狀態(tài))。當被試設備的機械狀態(tài)多于一種時，其每種狀態(tài)下的沖擊和振動試驗時間應相等，其試驗量級分別6GB/T21563—2018在第8章、第9章和第10章中予以規(guī)定。6.4.2功能測試制造商應在試驗開始前制定功能測試大綱并與用戶達成協議。功能測試應在功能振動試驗時(見第8章)進行。功能測試旨在驗證設備的工作能力，僅用于表明被試設備在實際使用時能正常工作，不應與性能測試混淆。如果功能測試有所更改，應在試驗報告中詳細說明。在試驗開始前及所有試驗完成后，均應進行性能測試。制造商應制定性能測試大綱，應給出允許的容差范圍。6.5隨機振動試驗的可再現性隨機振動信號在時域內不具備可重復性，在同樣長的時間內，隨機信號發(fā)生器無法產生兩個完全相同的樣本。盡管如此，仍可闡明兩個隨機信號的相似性，并在它們的特性曲線上給出其容差范圍。應對一個隨機信號進行定義，以便將來能在不同試驗機構或不同被試設備上按相似的試驗條件進行復現。應注意：a)以下容差范圍包括儀器誤差，但不包括如隨機(統(tǒng)計)誤差、系統(tǒng)誤差等其他誤差；b)測量數據應取自檢測點或參考點。6.5.2加速度譜密度(ASD)ASD容差應小于規(guī)定ASD量級的±3dB(范圍從1/2×ASD～2×ASD),見圖2～圖5所示。起止斜率不應小于圖2～圖5中的數值。在給定頻率范圍內，參考點的加速度r.m.s.值應在圖2～圖5中規(guī)定值的±10%以內。6.5.4概率密度函數(PDF)除非另有說明，每個測量點處所測加速度的時間序列PDF應呈近似高斯分布，且波峰因數(即峰值與r.m.s.值之比)不應小于2.5。6.5.5持續(xù)時間在每個軸向上進行上述隨機振動的總時間不應少于規(guī)定值(見8.2和9.2)。6.6測量容差振動容差應符合IEC60068-2-64:2008中4.3的規(guī)定。6.7恢復應在同等條件下(如溫度)對被試設備進行初始檢測和最終檢測。在試驗后和最終檢測前應對被試7GB/T21563—2018設備進行一定時間的恢復，以確保其能達到與初始檢測時相同的條件。7初始檢測和預處理試驗開始前應按6.4.3進行性能測試，若此類測試超出了試驗機構的實際能力范圍，則應由制造商完成，并提供書面證明，即證明在按本標準進行沖擊和振動試驗之前，被試設備符合性能測試要求。測量點的位置應由制造商確定，并清楚地注明在試驗報告中。應按制造商給出的參考點和測量點上獲取的隨機信號來計算傳遞函數。為進行檢查或安裝儀器而取下的蓋板，在試驗中應復原。對于1類設備，應在第9章的試驗條件下測得其傳遞函數；對于2類、3類設備，應在第8章的試驗條件下測得其傳遞函數。測量的相干系數不應小于0.9,如果無法達到，則取不少于120個互不重疊頻譜的平均值(或240個統(tǒng)計自由度的線性平均值)。8功能振動試驗條件8.1試驗嚴酷等級和頻率范圍應按表1中相應的r.m.s.值和頻率范圍對被試設備進行試驗。當被試設備2個或3個軸向的實際安裝方向未知時，則均應按所未知軸向中最嚴酷的等級完成試驗。表1功能振動試驗的嚴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:這些試驗數據是附錄A中的典型運行數據，是試驗時施加在被試設備上的最小試驗量級。當實測數據中包含上述功能振動試驗條件時，可參照附錄A和附錄C中的方法和公式進行加速試驗。注2:實測數據通過應用附錄A和附錄C中的方法和公式獲得的功能振動試驗量級可能低于表1中的最小試驗量級，但在事先征得制造商和用戶的同意后，被試設備可按實測的較低功能振動試驗量級進行試驗。此時，被試設備的試驗僅部分被驗證符合本標準要求(僅驗證其運行條件),且低于或等于標準規(guī)定的實測功能振動試驗數據在試驗報告中予以詳細說明。8GB/T21563—20188.2功能振動試驗持續(xù)時間功能振動試驗的持續(xù)時間應足夠長，以確保能完成所有的功能測試(見6.4.2)項目。8.3試驗中的功能測試在功能振動試驗過程中，應進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條件9.1試驗嚴酷等級和頻率范圍本標準在確定模擬長壽命振動試驗量級時，采用了兩種加速度比例系數計算方法：a)參照A.5.1的方法求得1類、2類試驗的加速度比例系數為5.66,3類試驗的加速度比例系數為3.78;b)參照A.5.2的方法求得1類、2類和3類試驗的加速度比例系數均為7.83。試驗前制造商和用戶應協商確定采用A.5.1或A.5.2中的加速度比例系數求得的模擬長壽命振動試驗量級進行試驗。當被試設備2個或3個軸向的實際安裝方向未知時，則未知軸向均應按所未知軸向中最嚴酷的等級完成試驗。表2模擬長壽命振動試驗嚴酷等級和頻率范圍類別取向試驗5/h,r.m.s.值m/s2頻率范圍加速度比例系數取5.66(1、2類)或3.78(3類)加速度比例系數取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：若功能振動試驗量級源于實測數據，則模擬長壽命振動試驗量級也由實測功能振動試驗量級參照附錄A中的加速度比例系數計算得出。9GB/T21563—20189.2模擬長壽命振動試驗持續(xù)時間被試設備一般應在垂向、橫向、縱向3個軸向各自完成5h的試驗，其總試驗時間應達到15h。若試驗期間出現因被試設備過熱(如橡膠件振動過熱等)而可能對其造成影響時，則可將試驗暫停一段時間，以便被試設備恢復至正常狀態(tài)，但應確保該軸向的累積試驗時間達到5h。試驗暫停情況應記錄在試驗報告中。10沖擊試驗條件10.1脈沖波形和容差被試設備應按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)。橫向加速度不應超過IEC60068-2-27:2008規(guī)定方向的標稱脈沖峰值加速度的30%,且前后沖擊波形補償系數不超過20%。圖7給出了脈沖波形和容差范圍。當被試設備2個或3個軸向的實際安裝方向未知時，則未知軸向均應按所未知軸向中最嚴酷的等級完成試驗。若制造商和用戶事前達成協議，被試設備也可按現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譜進行試驗。試驗時應明確沖擊響應譜譜型、試驗時域波形、單次脈沖時間及試驗次數。10.2速度變化量實際速度變化量不應超過圖7所示標稱脈沖相應值的±15%。當速度變化量取決于實際脈沖的積分時，應按圖7的積分時間計算。被試設備應按6.2的要求安裝到試驗臺上。10.4脈沖重復頻率為使被試設備從共振效應中恢復，兩次沖擊之間應相隔足夠長的時間。10.5試驗嚴酷等級、脈沖波形和方向數值見表3。GB/T21563—2018表3試驗嚴酷等級、脈沖波形和方向類別取向峰值加速度Am/s2標稱持續(xù)時間Dms1類車體安裝垂向橫向縱向2類轉向架安裝全部3類車軸安裝全部6注1:脈沖波形詳見圖7。注2:對于重型設備，若無合適的試驗臺來進行沖擊試驗，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譜來完成試驗。10.6沖擊次數按IEC60068-2-27:2008的規(guī)定，應對被試設備施加18次沖擊(應在垂向、橫向、縱向3個軸向分別進行正向、反向各3次沖擊)。應對6.4.1中規(guī)定的每種機械狀態(tài)均重復進行試驗。10.7試驗過程中的功能測試在試驗中不必運行被試設備。但某些設備應保持其功能的完整性，除在相關產品標準中另有規(guī)定，應按制造商和用戶在試驗大綱中的要求進行驗證11運輸和裝卸應符合IEC60068-2-27的規(guī)定。12最終檢測試驗完成之后，應按6.4.3對被試設備進行性能測試。由于測試性質的原因，此類測試可能超出了試驗機構的能力范圍，在此情況下，應由制造商完成，并提供書面證明，即證明在按本標準進行沖擊和振動試驗后，被試設備符合性能測試的要求。應按制造商給出的參考點和測量點上獲取的隨機信號來計算傳遞函數。為進行檢查或安裝儀器而取下的蓋板，在試驗中應復原。對于1類設備，應在第9章的試驗條件下測得其傳遞函數；對于2類、3類設備，應在第8章的試驗條件下測得其傳遞函數。測量的相干系數不應小于0.9,若無法達到，則取不少于120個互不重疊頻譜的平均值(或240個統(tǒng)計自由度的線性平均值)。當傳遞函數或其他測量數據發(fā)生變化時，應進行分析并在試驗報告中說明。13驗收標準所有試驗完成之后，如果達到了以下要求，可為被試設備出具試驗合格證書：GB/T21563—2018a)6.4.2的功能在規(guī)定范圍以內；b)6.4.3的性能在規(guī)定范圍以內；c)外觀和機械結構沒有發(fā)生變化。應對試驗結果進行工程判別。14試驗報告在試驗、最終檢測和功能測試全部或部分完成后，試驗機構應向用戶出具完整的試驗報告。報告中應說明試驗過程、被試設備所受的影響，以及下列內容：a)試驗過程中發(fā)生的變化，并標明序列號或識別號。b)應提供試驗儀器和試驗過程的詳細記錄。這些內容可列入試驗報告中。c)應按6.2的規(guī)定將被試設備的安裝方式記錄在試驗報告中。d)采用的試驗方法和試驗順序，試驗報告中應圖示說明所有的檢測點和測量點的位置。e)所進行的功能測試以及試驗前、后測得的數據。f)檢測點、參考點的試驗數據和按預期要求、驗收標準得出的觀察結果。試驗報告中應包括按圖2～圖7格式的所有檢測點的圖示。試驗報告中還應包含容差范圍，以證明該試驗在本標準容差范圍之內。g)應提供振動試驗的功能測試數據和/或沖擊試驗的功能驗證結果。15試驗證書試驗證書應包含以下全部信息：——關于被試設備的說明；——制造商名稱；——設備型號和出廠/更改情況；——設備的序列號；——試驗報告編號； ——產品試驗大綱。試驗證書應由試驗機構和制造商授權的代表簽署。注：附錄D列出了一個典型的試驗證書。16試品處置按本標準通過試驗的所有設備，制造商應給出明確的標識。滿足試驗要求和驗收標準的設備，可按制造商和最終用戶之間的協議確定是否投入使用。GB/T21563—2018上限x-ASD/f1f205功能振動試驗垂向橫向縱向0.01660.00410.0073r.m.s.值“m/s22Hz～150Hz0.750.370.50模擬長壽命振動試驗加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.83加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.83加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.830.5320.1310.2500.2340.452r.m.s.值"m/s22Hz～150Hz4.255.902.092.902.833.90注1:對于試驗頻率高于2Hz的設備，其r.m.s.值需低于上述值。注2:對于試驗頻率低于150Hz的設備，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，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、水箱等在軌道機車車輛運行過程中具有附加載荷的產品，在試驗時需考慮產品與附加載荷的總質量(按總質量計算f?、f?)。試驗時附加載荷的質量宜參照產品規(guī)范或實際使用情況的統(tǒng)計數據給出。表示參考值。圖21類A級車體安裝ASD頻譜GB/T21563—201899dB/倍頻程上限標稱值x下限頻率/Hz(對數坐標)ASD/(對數坐標)標稱頻譜的-6dB/倍頻程f?f5功能振動試驗垂向橫向縱向ASD量級0.03010.00600.0144r.m.s.值“m/s22Hz～150Hz0.450.70模擬長壽命振動試驗加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.83加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.83加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.83ASD量級0.9640.1920.3660.4610.901r.m.s.值“m/s22Hz～150Hz2.55注1:對于試驗頻率高于2Hz的設備，其r.m.s.值需低于上述值。注2:對于試驗頻率低于150Hz的設備，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，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、水箱等在軌道機車車輛運行過程中具有附加載荷的產品，在試驗時需考慮產品與附加載荷的總質量(按總質量計算f?、f?)。試驗時附加載荷的質量宜參照產品規(guī)范或實際使用情況的統(tǒng)計數據給出。表示參考值。圖31類B級車體安裝ASD頻譜GB/T21563—2018ASD/[(m/s2)2/Hz](對數坐標)下限標稱頻譜的f頻率/Hzf功能振動試驗垂向橫向縱向0.1900.1440.0414r.m.s.值”m/s22Hz～250Hz4.7模擬長壽命振動試驗加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.83加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.83加速度比例系數取5.66加速度比例系數取7.836.124.628.962.62r.m.s.值“m/s22Hz～250Hz30.642.526.637.020.0注1:對于試驗頻率高于2Hz的設備，其r.m.s.值需低于上述值。注2:對于試驗頻率低于150Hz的設備，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，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類轉向架安裝ASD頻譜GB/T21563—2018ASD/(對數坐標)dB/(對數坐標)dB/倍頻程9容差帶±3dB上限標稱值x-6dB/倍頻程標稱值x下限f?20頻率/Hzf?20(對數坐標)功能振動試驗垂向橫向縱向8.74r.m.s.值m/s210Hz～500Hz38.034.0模擬長壽命振動試驗加速度比例系數取3.78加速度比例系數取7.83加速度比例系數取3.78加速度比例系數取7.83加速度比例系數取3.78加速度比例系數取7.83545.2441.225.02r.m.s.值m/s210Hz～500Hz300.0270.064.3注1:對于試驗頻率低于500Hz的設備，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，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沖擊試驗臺監(jiān)測時間-2.4D振動試驗臺監(jiān)測時間=6D類別取向峰值加速度Am/s標稱持續(xù)時間Dms1類車體安裝垂向橫向縱向2類轉向架安裝全部3類車軸安裝全部6注1:某些特殊用途的1類設備可能需要額外增加峰值加速度為30m/s2和標稱持續(xù)時間為100ms的沖擊試驗。在此情況下，制造商和用戶需在試驗前就試驗量級達成一致意見。注2:行李架、水箱等在軌道機車車輛運行過程中具有附加載荷的產品，在試驗時需考慮產品和附加載荷的總質量。試驗時附加載荷的質量宜參照產品規(guī)范或實際使用情況的統(tǒng)計數據給出。垂垂直GB/T21563—2018(資料性附錄)以及從所得運行數據推導隨機試驗量級方法的解釋A.1總則軌道機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。為評估軌道機車車輛上安裝的設備能否正常地無故障工作一定的年限，需要有設計/試驗規(guī)范。為建立符合實際的試驗規(guī)范，有必要獲得實測的運行數據，并根據這些數據，得到試驗量級?？墒褂靡韵聰祿头椒ǎ骸獙?種安裝類別：車軸、轉向架及車體，采用的標準測量位置(見A.2);——通過問卷調查方法向軌道交通運營商及設備制造商獲得的運行數據(見A.3);——所得運行數據的匯總(見A.4);——從所得運行數據推導隨機試驗量級的方法(見A.5);——采用A.5的方法從運行數據計算得出的試驗量級(見A.6)。注：當運行數據是從實際軌道機車車輛/線路上獲得時，其試驗量級可采用A.5的方法計算得出。A.2對3種安裝類別：車軸、轉向架及車體采用的標準測量位置車軸、轉向架及車體3種安裝類別所采用的標準測量位置見圖A.1。BBA——車軸的垂向、橫向和縱向測量位置；F——轉向架(構架)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、轉向架(構架)及車體采用的標準測量位置A.3通過問卷調查從軌道交通運營商和設備制造商處獲得運行數據參照表A.1對每個測量位置的運行數據進行問卷調查。GB/T21563—2018表A.1試驗參數/條件的環(huán)境數據采集問卷表測量位置測量方向結果(回答)試驗參數/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3被測車輛的類型4特定試驗或正常運行主要條件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(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彎曲半徑和數量15過道叉數和位置16其他獨有事件(橋梁、隧道)17列車配置和總質量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)27方均根值28振幅分辨率29基于譜密度函數的r.m.s.值(m/s2)頻譜分析(車體、轉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相應時間記錄的采樣頻率32頻率分辨率(△f)或頻率線數33數據采集時的樣本數量(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果(回答)試驗參數/條件(問題)36平均次數(時間記錄)37樣本總數和重疊(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運行數據匯總經問卷調查得到的r.m.s.加速度量級匯總見表A.2。表A.2經問卷調查得到的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.標準偏差STD該值的次數1類車體垂向車體橫向車體縱向0.430.820.490.290.300.260.080.2082類轉向架垂向轉向架橫向轉向架縱向4.193類車軸垂向車軸橫向車軸縱向69A.5根據所得運行數據推導隨機試驗量級的方法A.5.1加速度比例系數計算方法I本標準采用增加振幅而縮短試驗時間的方法(即“振幅增強法”),為進行模擬長度比例系數計算方法I中采用圖A.2所示典型疲勞強度曲線I,并進行以下假設：a)作用于設備上的加速度與所產生的應力幅度(最大應力與最小應力之差)成正比，見式(A.1)。σ=M·A/S…………(A.1)GB/T21563—2018σ——應力，單位為帕(Pa);M——質量，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)次數的乘積成正比。由假設a)可知：基于損傷與應力幅度的正比關系可求得模擬長壽命振動試驗量級，即模擬長壽命振動試驗量級等于功能振動試驗量級乘以加速度比例系數。D=a·△g"·N…………(A.2)D——損傷；N——循環(huán)次數；基于疲勞強度理論，由圖A.2可知式(A.3)、式(A.4)。當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5×10?≤N≤100×10?時：…………(A.6)a?N△σ”!=1…………(A.7)當5×10?≤N≤100×10?時：a?N△σ"2=1…………(A.8)圖A.2中，當應力幅度低于截止極限△o1(循環(huán)次數100×102時，所對應的循環(huán)次數N趨于無窮大。即作用于設備上的應力幅度低于截止極限時將不會對其造成任何疲勞損傷。為使設備在5h的模擬長壽命振動試驗時間內達到與其使用壽命周期同等的疲勞損傷等級，應增強其功能振動試驗的ASD值。若軌道機車車輛的使用壽命為25年，按300d/a、107h/d計算，則其使用壽命為75×103h或270×10?s。因功能振動試驗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的最少循環(huán)次數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)使用壽命周期內的應力幅度(△o?):△o△o?;b)使用壽命周期內的循環(huán)次數(Ns):Ns=100×10?。因每個軸向的模擬長壽命振動試驗時間為18000s,且功能振動試驗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內的最少循環(huán)次數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時的應力幅度△o,位于圖A.2所示疲勞強度曲線的第1)部分。根據式(A.7)、式(A.8),通過功能振動試驗ASD量級可求得模擬長壽命振動試驗ASD量級，見β——加速度比例系數?！?A.9)因恒幅疲勞極限△op對應的循環(huán)次數為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類試驗的加速度比例系數為：5.66;b)3類試驗的加速度比例系數為：3.78。A.5.2加速度比例系數計算方法Ⅱ本標準采用增加振幅而縮短試驗時間的方法(即“振幅增強法”),為進行模擬長壽命振動試驗，IEC61373:1999中給出的加速度比例系數計算方法Ⅱ中采用圖A.3所示典型疲勞強度曲線Ⅱ,并進行以下假設：假設損傷正比于應力幅度的m次冪乘以循環(huán)次數，可得出式(A.12)。Do△σ"N…………(A.12)D——損傷；m——指數(典型值為3～9)。圖A.3典型疲勞強度曲線Ⅱ這個關系與加速度量級有關、且與運行壽命和試驗時間有相同常數的假設有關，見式(A.13)。T,A"=T?A"…………(A.13)T,——運行壽命，單位為時(h);GB/T21563—2018T?——試驗時間，單位為時(h);A,——運行加速度，單位為米每二次方秒(m/s2);A,——試驗加速度，單位為米每二次方秒(m/s2)。將式(A.13)轉換成加速度的比例關系，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計算，從而求得運行壽命T?=18750h);T,——5h試驗時間；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和運行數據計算試驗量級的方法本標準依據軌道機車車輛運行環(huán)境調查數據制定，所得數據按照r.m.s.量級和不同類別標準偏差等級編輯匯總，見表A.2。功能振動試驗量級可由式(A.17)、式(A.18)計算。1類B級見式(A.17)。FRTL=AS+2STD…………(A.17)STD——標準偏差。所有其他類別見式(A.18)。FRTL=AS+STD(A.18)模擬長壽命振動試驗量級可由式(A.19)計算。SLLRTL=FRTL×β(A.19)SLLRTL——模擬長壽命振動試驗量級；β——加速度比例系數，見表A.3所計算的試驗量級。A.6采用A.5的方法從運行數據得到試驗量級采用A.5的方法從運行數據得到的試驗量級見表A.3。GB/T21563—2018表A.3采用A.5的方法從運行數據得到的試驗量級r.m.s.加速度量級m/s2類別功能振動試驗量級