机车车辆设备振动试验标准与实测数据的分析

对IEC61373标准1999版和2010版进行了对比分析,发现新旧两版标准的功能性随机振动试验的严酷等级并未发生变化,提高随机振动量级模拟长寿命试验的严酷等级则存在大幅度的下降,主要在于加速比的计算方法发生了变化。为比较我国铁路线路及车辆的实测数据与IEC61373标准的差异,实测了HXD1C电力机车在路况较差的兰新线和路况较好的京广线株洲-广州段的加速度-时间历程数据,数据处理及分析结果表明我国实测振动数据的振动量级、标准偏差比较大,数据较为离散。采用IEC61373标准与实测功能性随机振动加速度谱密度(Acceleration spectral density,ASD)作为激励,对HXD1C电力机车牵引变流器进行随机振动仿真分析,垂向、横向和纵向实测谱的最大1?应力分别高出标准谱2.4%、9.0%和22.8%,结果表明典型设备在实测谱激励下的1?应力总体大于标准谱激励下的1?应力。

滤波电抗器支架结构冲击与随机振动疲劳分析

根据对滤波电抗器支架结构的设计是否满足IEC 61373-2010标准的冲击强度与模拟长寿命随机振动疲劳试验的要求,以及确定该支架结构的焊接质量等级的选取等问题.提出了数值模拟试验技术.首先利用瞬态动力学分析的方法计算该结构的冲击强度,然后利用随机振动的方法获得了标准随机载荷谱作用下结构的疲劳寿命,最后参考EN15085-3标准利用概率统计的方法确定了焊缝的质量要求.

机车车辆车体用部件机械结构耐久性试验研究

机车车辆车体上安装的部件在工作过程中主要承受振动载荷,作为部件的载体机械结构的可靠性至关重要。对目前被广泛采用的对车体部件可靠性做出相关规定的标准IEC 61373和EN 12663进行分析,在累计损伤等效的前提下推导了随机振动与正弦振动的等效关系,为部件结构设计、可靠性试验提供了多种验证的手段,通过等效关系公式对两个标准中耐久性试验的振动量级进行比较,针对部件结构设计校核、耐久性试验中存在的问题提出了改进建议。

撒砂装置振动疲劳寿命评估研究

在轨道车辆实际运营过程中,经过准静态疲劳校核后的结构会出现由于随机振动疲劳而导致结构失效的现象。基于此,文章以动车组撒砂装置为例,分别基于标准IEC 61373中定义的各方向轴箱加速度功率谱和基于实测数据的考虑多特征频带的平直谱作为载荷输入,结合时域法、Dirlik法、Lalanne法、Rayleigh法和Zhao-Baker法对动车组撒砂装置振动疲劳寿命进行了评估。结果表明,在4种频域法结构损伤的计算结果中,Zhao-Baker法和Dirlik法与时域法损伤计算结果较为接近,而Lalanne法和Rayleigh法相差较大,说明Zhao-Baker法和Dirlik法对撒砂装置结构损伤计算较为准确,可以用于动车组撒砂装置的随机振动疲劳研究。另外,相比实测线路数据,标准IEC 61373中定义的功率谱高估了低频范围的撒砂装置服役载荷幅值水平,而忽略了大于500 Hz频率范围对撒砂装置疲劳强度的影响。

不同边界条件撒砂装置可靠性试验研究

机车车辆车轴上安装的部件在工作过程中主要承受振动载荷,撒砂装置安装在轴箱体下方,其结构的可靠性严重影响列车的行车安全。通过对目前被广泛采用的机车车辆部件可靠性做出相关规定的标准IEC61373进行分析,采用模态分析的方法,研究了在使用IEC61373标准中规定的3类车轴安装进行测试时,实验室安装状态和现车安装状态不同边界条件对撒砂装置随机振动模拟长使用寿命试验结果的影响,为撒砂装置以及同类部件结构设计、可靠性试验方法提出了改进建议。

基于不同评估标准的轨道车辆吊装设备焊缝疲劳强度分析

轨道车辆在向高速、轻量化发展的同时,车辆激扰频率范围变宽引起的车下吊装设备疲劳问题也愈发突出。该文分别基于EN 12663标准和IEC 61373:2010标准,使用结构应力法和随机振动频域法对某动车组牵引变压器焊缝进行疲劳损伤分析,得出了两种不同的抗疲劳性能结果,并对结果进行了对比分析。分析结果验证了车下吊装疲劳寿命分析需进一步考虑随机振动对焊缝疲劳损伤产生的影响,探讨了随机振动对车下吊装焊缝疲劳损伤的影响原因,为类似轨道车辆吊装设备疲劳分析提供参考。

高速动车组车下蓄电池箱构架疲劳载荷谱研究

随着我国高速动车组运行速度和轻量化要求的不断提高,车下设备安装结构的抗疲劳能力也面临巨大挑战,文章基于某动车组车下蓄电池箱构架开展了疲劳载荷谱研究。通过线路试验,发现蓄电池箱构架的振动加速度和动应力的主频在8~22 Hz范围,推断构架发生了共振,并因此导致较高的动应力。实测线路上构架和枕梁的振幅对比IEC 61373:2010标准载荷谱出现部分超标现象。当列车运营速度高于350 km/h时,枕梁的垂向加速度部分超过标准谱,说明标准谱适合于低于350 km/h的列车速度,但如果速度更高,则有必要重新评估该标准限值。最后提出了以下建议:修改现有标准的低频和高频载荷谱覆盖范围,并根据列车运营速度对载荷谱进行分级;形成动态仿真模拟的规范化设计流程;开展系统性线路激励载荷数据收采集和分析,最终形成符合我国实际运行条件的高速动车组载荷谱标准体系。

基于谱归纳的电机设备疲劳分析

考虑到轨道车辆设备在多种线路环境下的使用特点,基于随机振动环境归纳方法,结合频域结构应力法,提出了一种新的机车车辆设备疲劳寿命评估流程。以某动车组架悬式电机实测载荷为例,通过振动环境数据的基本处理和正态性检验,估计样本容差上限得到了实测谱,发现实测谱与IEC61373标准谱有显著差距。并将实测谱作为仿真激励,结合频域结构应力法计算电机焊缝疲劳寿命,结果显示最低寿命历程约3280000 km,疲劳强度满足要求。与实测应力的疲劳结果相比,频域结构应力法的寿命结果更短,更能体现电机实际振动环境。