UIC 615-4 动车组转向架构架结构强度试验

UIC615-4动车组转向架615-4

构架结构强度试验OR

第一版，1.1.94

移动电话装置

转向架和行驶机构

转向构架的结构强度测试

国际铁路联盟

按卷分类的活页资料:

5.运输车辆

6.牵引

8.技术规定

修改：

初步意见：

必须履行的条款以星号“*”领先：

页边上的双垂直线(II)表示出在页脚上所示的日期上引入的修改。

本活页资料的实现，受到本文档资料末尾标题“应用”部分所规定条

款的阻碍。

注意：

本活页资料是一套资料的一部分，它还包括：

活页资料N505-1：铁路车辆的结构规范。

活页资料N510-2：拖曳车辆：涉及到带有不同类型行驶机构的各

种直径轮子使用的条件。

活页资料N512：铁路车辆：为了幸免轨道电路和轨道接触器运行中

的困难而要满足的条件。

活页资料N513：估量铁路车辆中关于旅客的振动舒服性的指南

（正在拟订）。

活页资料N518：铁路车辆从动态行为观点进行的试验和标准。

安全性轨道疲劳行驶的质量。

活页资料N541：制动：涉及各种不同制动零件制造的规则（正

在拟订）o

活页资料N543：制动：与牵引车辆有关的设备和使用规则。

活页资料N544-1：制动：制动功率。

活页资料N546：制动：关于旅客列车的大功率制动。

活页资料N552：列车从列车电缆取得的电动率。

活页资料N566：卧铺车辆车身及其部件的加载。

活页资料N569：适合于渡船运送的卧铺车辆和货车在建筑中要

遵从的规则。

活页资料N651：火车头，轨行动力车，复合式列车和牵引拖车驾驶

室的布局。

活页资料N811-1：用于牵引和拖曳车辆轮轴支承的技术规定。

活页资料N811-2：用于牵引和拖曳车辆轮轴的技术规定一一公

差。

活页资料N812-2：用于牵引和拖曳车辆的实心车轮——公差。

活页资料N813：用于牵引和拖曳车辆车轮支承的技术规定一一

公差和装配。

活页资料N814：预定用于铁路车辆滚柱轴承轴箱润滑油脂的官

方测试和供应的技术规定。

草案文档资料：关于铁路产品技术验收的规程。

目录

1.引

,•,5

2.一样条

件...........................................................5

3.带有例外负载的静态测

试.............................................6

3.1施加负载的定

义.....................................................6

3.2测试规程和获得的结

果...............................................7

4.模拟要紧使用中负载的静态测

试.......................................7

4.1施加负载的定

义...................................................7

4.2测试过

程.........................................................7

4.3获得的结

果.......................................................8

5.模拟特定使用中负载的静态测

试.......................................9

5.1施加负载的定

义.....................................................9

5.2测试规

程............................................................10

5.3获得的结

果..........................................................10

6.疲劳测

试..................................................................

10

6.1测试条

件............................................................10

6.2施加负载的定

义......................................................10

6.3测试规

程............................................................11

6.4获得的结

果..........................................................12

7.疲劳强度的估

算......................................................12

附录1：静态测试期间的加力显示

图.......................................13

附录2：疲劳测试期间的加力定时

图.......................................14

附录3：疲劳测试期间负载程度的定

义......................................15

*1.引言

本活页资料是关于电动转向架技术审定的一套资料的一部分，它还包

括活页资料615-0,615-1,515-3,615-4和515-5。

活页资料615-4讲明验证转向构架经受使用中负载能力的测试（在测试

试验台上进行）。

4组测试的区别是：

—带有例外负载的静态测试：

这些测试用来验证由于迭加了最大使用中负载是否有使转向架产生永

久性变形的危险。

-模拟要紧使用中负载的静态测试：

这些测试验证由于迭加了要紧使用中负载（垂直力和横向力，轨道扭

曲阻碍）是否有疲劳断裂的危险。

-模拟特定使用中负载的静态测试：

这些测试验证由于转向架部件（电动机，制动器，冲击吸取器，车体

防滚平稳杆）和通过小半径弯道行驶引起的重复应力是否有造成局部疲劳

断裂的危险。

—疲劳测试：

这些测试能够查实整个转向架的使用寿命，估量安全裕量，以及不能

被静态测试检验识别的可能的弱点。因此，它们应当在静态测试之后进行。

考虑到现有试验装置的能力，这些测试只能是建议而已。

按照本文档资料的引证，所施加力的值，在单纯体会基础上尚难求得,

同时因此应当考虑临时标准（与拖曳车辆转向架相矛盾）。

*2.一样条件

应当验证用于测试的转向架是否完全符合设计图的要求，同时是否利

用像在系列生产中的相同过程加工制造。

-建议在转向架上进行的静态测试要配备它的悬挂装置以及其有关

的牵引电动机。

-由于实际的缘故，这种安排通常关于疲劳测试是不可能的；因此，

用于这些测试的测试安排应当认真进行分析。

测试的安排应当尽量重现使用中所观看到的变形。专门应当引起注意

的是，分布在几个互连部件(枢轴，弹簧，制动器等等)上的那些力的传

播。

在最高应力点上的应力要借助于应变仪进行测量；要使用：

—在主应力的方向已知的那些位置上使用单向应变仪；

-在两个主应力的方向已知的那些位置上使用双向应变仪；

-在所有其余情形下使用3向应变仪(菊花状应变片丛)。

应变仪的有效部分应不超过6mmo

应变仪的位置只应由有体会的人员利用有限元法的分析结果来确定。

如果需要，能够利用应变指示漆或任何其他适当方法进行初步测试。

符号和负载的定义：

nb=转向架数。

ne=每个转向架的轮副数。

m+(kg)=转向架的重量。

mv(kg)=车辆按动作次序(与上燃料和上水有关)的空重量。

关于运载旅客的车辆的测试负载，要按照适用于干线车辆的活页资料5

66的方法运算。

cl：

—每个座位1个旅客，80kg(1)；

—在过道和进口门廊中每m24个旅客(2)；

一行李间中每m2300kgo

c2：

—每个座位1个旅客，80kg(1)；

—在过道和进口门廊中每m22个旅客(3)；

—行李舱中300kg/m2o

附注：

(1)：关于郊区车辆，1个旅客为70kg。

(2)：依据服务类型，能够增加到10。

(3)：依据服务类型，能够增加到4。

*3.带有例外负载的静态测试

*3.1施加负载的定义(见附录1的图)

iA>>,上一I，——1—、j.1、1、乙L1、✓、

；一一个垂直测试负载)。

FZ1max(N)=FZ2max(N)=^(m+C

v:l-nbm)

F-2(104+(mv+Cl)gp试负载。

—与轮子之一水平面转向架的扭曲上的100%卸载相对应的，以便模

拟横向位移转向架的情形。

注意：

1：在带有例外负载的测试程序的情形下，纵向力无法模拟。

2：带有3个轮子的转向架(ne=3),假定中心轮副不参与横向力的传

递。

3：因子1.4在例外情形下能够增大到2,那种情形被认为是运行条件

专门严酷。

*3.2测试规程和所获得的结果

测试分两个时期进行：

-初步测试，在负载等于最大值一半的情形下进行，以便查明在满负

载测试期间将不至于显现重要咨询题；

-满负载测试，它必须不致引起在任何一个点上发生超过弹性极限的

情形，同时在测试负载撤除后不引起任何永久变形。

作用在转向架上的惯性力在本测试中无法模拟。因此，为平稳车轮水

平面上的力而加在第二悬挂装置上的横向力，通常是专门大的。结果，如

果位于第二横向悬挂装置上的部件中弹性极限被超过，则测试应当在横向

力减小一半的情形下仅对那些部件重新进行。

*4.静态测试，模拟要紧使用中负载

*4.1施加负载的定义(参见附录1中的图)：

—垂直力：

作用在纵向底杆上的垂直力FZ1与FZ2,要按照第4.2中表格，使用下

囿白F(N)=­(m+1.2c-nm+)

z2nbvND

—每个转向架的横向力：

Fy(N)=0.5(FZ+0.5m+g)

—与车轮水平面上的轨道扭曲5%o相对应的转向架的扭曲。

*4.2测试规程：

测试的安排应当承诺将力加到使用中显现的位置上，同时同时模拟与

悬挂装置和连接到这些部件上的转向架/车身有关联的身由摆动的演示和摆

动程度。

初始状态(测量外表的零点)被定义成不带牵引电动机的转向构架。

在安装牵引电动机之后，转向构架承担各种负载配置的作用，以便模

拟：

-垂直作用力由于车身的垂直运动(弹跳)而发生动态变化，它用垂

直力的百分数来表示：FZ；

-垂直作用力由于车自的滚动运动而发生动态变化，它用垂直力的百

分数来表示：FZ；

通常，关于欧洲铁路上的正常运行条件：

=0.1=0.2

如果轨道的质量已知明显低劣，或者如果机车车辆运行在铁道弯线外

轨加高不足条件下时，能够使用较高的值。

注意：动态负载由于牵引电动机的惯性而发生变化的情形在第5章中

讨论。

相继施加的各种不同负载的配置应按下表中所示定义：

每个底杆的垂直力施加到转向架上的

负载情形

横向力

FziFZ2

0牵引电动机的安装0

1FzFz0

2(l+a-P)Fz(l-a-P)Fz0

3(l+a-P)Fz(l-a-p)Fz+Fy

4(l+a+p)Fz(l-a+p)Fz0

5(l+a+p)Fz(l-a+p)Fz+Fy

6(l-a-p)Fz(l+a-p)Fz0

7(l-a-p)Fz(l+a-p)Fz-Fy

8(l-a+p)Fz(l+a+p)Fz0

9(l-a+p)Fz(l+a+P)Fz-Fy

在这些测试之后，负载情形n3,5,7和9与轨道扭曲迭加在一起

重复进行测试。

轨道扭曲的引进不应修改垂直力之和。

注意：负载情形2,4,6和8的目的只是估量横向力的阻碍。

*4.3获得的结果：

在每个测量点上，记录下从在第4.2段中定义的每种负载情形得到的应

力。

,,、，u,E/.汇/=目，"°直max,以便确定:

<Tmoy=和Aa=_inax__niin

在与当前的知识状态相应的一些文档资料中，着眼点放在限制应力方

面，例如，在ERRIB12RP17报告的附录6中给出的GoodmanSmith图

即是如此。

只是，在差不多设计的疲劳测试方案的情形下，以及仅仅在这种情形

下，在有限数目的测量点上，承诺这些极限应力最多超过20%,这种情形

随后在疲劳测试期间要专门小心地予以监控。

在转向架部件位于第二横向悬挂装置上时，如果弹性极限由于横向力

的阻碍而超过20%,则测试应当按照第3.2段中的讲明，在横向力减半的情

形下，仅对那些受阻碍的部件重复进行。

*5.模拟特定使用中负载的静态测试

*5.1施加负载的定义：

在这些测试期间所模拟的力，大多数都被链接到转向架的专门设计的

部件上，同时连接到它的操作使用部件(牵引，制动)上。因此毫无遗漏

地在这份活页资料中定义所有的测试是不可行的。

此外，它能够指出有关当前在要紧的欧洲铁路上使用的各种类型的标

准转向架的测试过程。

*5.1.1牵引电动机和传动装置：

由于电动机和传动装置的惯性所产生的动态阻碍要通过施加下面的作

用来模拟：

-施加在中心横梁上的安装饰上：交变力等于电动机重量的0.2(1)

倍，

-施加在头架上的安装饰上：交变力等于安装在这些头架上的部件重

量的3倍。

-这些力是否被组合起来，应当逐个情形地进行检测。

*5.1.2电气牵弓1/制动设备:

模拟作用在转向构架上的驱动力被加到轴箱的水平面上。

模拟电动机反作用转矩的力被加到转向架支架的水平面上。

*5.1.3气动制动设备：

模拟制动设备对结构阻碍的力被加到它们正常显现的那些位置上（即,

由制动块作用在车轮上引起的力或由制动器衬垫作用在制动盘上引起的

力）。

所用的值是与最大使用中的制动力相对应的那些力的值。

*5.1.4冲击吸取器：

1.5FA的作用力被加到每个冲击吸取器位置上的转向架上（抗偏转，

垂直，横向或纵向）。FA等于导致疲劳负载的力的值。这种力通常对应于

由冲击吸取器在其额定速度上产生的力。

*5.1.5抗滚动杆:

如果抗滚动杆在第4章中定义的测试期间未能安装（例如，在带有气

动第二悬挂装置的转向架的情形中），则应进行一个专门测试，这要将抗滚

动杆连接到测试试验台上的横向结构上，同时第一使后者朝向一侧倾斜，

同时随后以一个相应于通常使用中的值（大约20毫弧度）的角度向另一侧

倾斜。

*5.1.6纵向力：

纵向力是由于车辆行驶通过小半径弯道时的偏转运动和作用在轮副上

的力所引起的。

Frnrpm+、》副的常规转向架，那个力的值典型为：

Fx=。.16+-yg）

附注：FX力能够利用测试试验台，其他轮副，或作为支承点的转向构

架加上去。

*5.2测试规程：

在所有的情形下，垂直负载FZ第一被加到每个纵向转向构架的成员

±o记录下4个车辆水平面上垂直反作用力的值（QU,Q12,Q21,以及

Q22）O

前几段中所提到的各个力随后被加上，第一加在一个方向上，随后加

在另一个方向上，现在验证反作用力（QU,Q12,Q21,以及Q22）之和

是否仍旧保持恒定不变。

按照这种方法，在每个应变测量点上得到三个值，从其中选取最小值

和最大值，以便确定ave和。

*5.3获得的结果：

关于这些测试中的每一种，应当考虑两种情形：

-关于模拟要紧使用中负载的那些测试点，仅显示出存在专门低的应

力，它将充分证实由于专门负载所引起的应力低于该极限值。

-关于在第4章中所定义的那些测试点，显示出存在明显应力，所获

得的应力应是被迭加到一起了，同时它应证明极限值未被超过。

*6.疲劳测试

*6.1测试条件：

疲劳测试要在下列情形下进行：

-在完整的转向构架上进行，现在它可能被施加测试力，同时未拆除

驱动系统（牵引电动机和传动机构），或者

—在拆除驱动系统之后，但却仅当后者对转向构架无奉献时。

*6.2施加负载的定义：

—垂直力（每个底杆）：

•静态重量：

FZS1=FZS2=FZ（像在第4.1节中一样相同的值）

•准静态重量（在弯道上的滚动模拟）：

Fzql=-Fzq2=.Fz（见第4.1节）

•动态重量（车身弹跳模拟）：

Fzql=-Fzq2=.Fz（见第4.1节）

-横向力（每个转向架）：

,准静态重量：

Fyq=0.25.（Fz+0.5m+.g）

,动态重量：

Fyd=0.25.（Fz+0.5m+.g）

-当转向架加上它的悬挂装置承担5%。的轨道扭曲负载时，转向构架

扭曲。

*6.3测试规程：

测试要在一种测试装置上进行，这种测试装置承诺将各个力准确地施

加和分配到它们在使用中所起作用的相同的位置上，而且同时又能正确地

模拟与悬挂装置和连接各部件的转向架/车射有关的自由摆动的演示和摆动

程度。

*6.3.1准静态和动态负载：

测试包括表示在右弯道和左弯道上行驶的交变准静态和动态负载顺

序。

如果在第4段中定义的静态测试表明，轨道扭曲仅在转向架的有限区

间内引起应力，其中由垂直力和横向力引起的应力是较小的，在第一时期,

疲劳测试能够在仅带有垂直力和横向力的情形下进行。

在这种情形下，垂直和横向的准静态和动态力随着时刻在变化，就像

在“附录2”的图中所示的那样。

在与向右或向左弯道相对应的每个顺序中，垂直和横向的动态循环数

通常为20o

在转向架用于带有许多弯道的线路的情形下，那个数字能够减小到10,

或者当线路具有例外数目的弯道时，那个数字能够减至更小。

垂直力和横向力的动态变化应当具有相同的频率和相位，就像图中所

示的那样。

该测试应当包括许多顺序，以模拟像左弯道那么多的右弯道。

测试要分三个时期进行，相应地增加施加负载的水平，像在“附录3”

中所示那样。

—第一个负载时期，包括动态循环的总数为6106o

—第二个负载时期，包括2106个循环，这时静态力不变，而准静

态和动态力要乘以1.2o

—第三个负载时期，包括2106个循环，同时要像第二个时期一样

来进行，然而，因子1.2要换成1.4o

*6.3.2轨道扭曲负载：

106交变轨道扭曲负载要完全施加：

6105系指“附录3”中图上的第一个负载时期，而2105系指其他

两个时期中的每一个时期，在些期间，轨道扭曲的幅度分别要乘以1.2和1.

40

为了定义这些测试，静态测试的结果和现有测试装置的能力都应予以

考虑。

-如果静态测试表明，转向构架不受轨道扭曲的阻碍（例如，在带有

低扭曲度的转向架的情形下，或者在带有较接转向构架的转向架情形下），

轨道扭曲的模拟测试是没有必要的。

-如果在第4段中静态测试显示，轨道扭曲负载的阻碍明显与垂直力

和横向力引起的那些阻碍不同（例如，因为在不同区段中显现的应力亦将

不同），因而轨道扭曲模拟循环能够分别从其他负载上施加。

如果上述条件没有一个被满足，则测试试验台应予改装，以便施加垂

直力和横向力，同时同时施加轨道扭曲负载。

*6.4获得的结果：

-在前两个负载时期之后，应当不发觉裂纹。这要通过非破坏性检查

（磁粒子或染料渗透试验）来确认，非破坏性检查要在第一个和第二个负

载时期终止时在4106循环之后进行。

在第三个负载时期期间，显现专门小的裂纹是能够同意的，只要它们

在使用中显现时不需要赶忙修理即可。

在这种情形下，建议要求制造厂商局部地修改转向架的设计，以便增

加它的强度，而无需重新进行测试。

-在静态测试期间在发觉最大应力的位置上应力的进展，应当在疲劳

测试期间利用应变仪监视，同时专门当应力超过极限应力时要按照第4.3节

的公差来判定是否承诺。

-关于位于第二悬挂装置上的部件，在静态测试期间由于横向力超值

而发觉过载的位置上显现的任何裂纹将无需进行考虑。

-在进行转向架本身的疲劳测试之前，建议对所连接部件（例如，柔

性连接装置）进行疲劳测试，以便确定它们的使用寿命，同时要幸免在完

整的转向构架测试期间发生任何意外。

7.疲劳强度的估算

如果疲劳测试不能进行，则建议利用下面的估算过程来替代：