Типовая программа и методика испытаний Настоящий проект стандарта (правил, рекомендаций) не подлежит применению до его принятия Москва

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4

6 Условия проведения испытаний

6.1. Испытания МВПС проводятся на участках железнодорожного пути и на стрелочных переводах, конструкция которых соответствует техническому заданию на постройку или модернизацию подвижного состава, требованиям РМ на испытания, Инструкции ЦП-774. Участки, на которых проводятся испытания, должны иметь здоровое земляное полотно, из дренирующих или суглинистых грунтов с нормальными условиями водоотвода и типовую балластную призму.

6.2. Испытания МВПС с конструкционной скоростью до 140 км/ч включительно проводятся на участках, состояние пути на которых должно соответствовать требованиям инструкции ЦП 515. Испытания подвижного состава с конструкционной скоростью более 140 км/ч должны проводиться по РМ, разработанной с учетом требований «Инструкции по техническому обслуживанию и эксплуатации сооружений, устройств, подвижного состава и организации движения на участках обращения скоростных пассажирских поездов» (ЦРБ-393) и настоящей ТМ.

6.3. Опытные поездки с одновременными измерениями показателей на подвижном составе и в пути должны проводиться:

- в прямых (для МВПС с конструкционной скоростью движения менее 140 км/ч в прямых регистрируются только показатели динамики) и кривых участках на звеньевом пути с рельсами Р65 длиной 25 м на деревянных или железобетонных шпалах и щебеночном балласте или на бесстыковом пути с эпюрой укладки шпал не менее 1840 шт/км;

- в стрелочных переводах, уложенных на деревянных или железобетонных брусьях и щебеночном балласте.

6.4. Измерения контролируемых показателей производятся:

- в прямом участке протяженностью не менее 6000 м;

- в кривом участке радиусом 300-400 м с круговой частью протяженностью не менее 200 м;

- в кривом участке радиусом 600-800 м с круговой частью протяженностью не менее 200 м;

- на стрелочном переводе типа Р65 марки 1/11.

Для скоростного подвижного состава испытания могут дополняться кривым участком радиусом 1000-1500 м, а для высокоскоростного кривой радиусом до 4000 м и стрелочным переводом типа Р65 марки 1/18.

6.5. Состояние пути на опытных участках и стрелочных переводов должно быть определено по совокупности геометрических параметров, предусмотренных Инструкциями ЦП-774 и ЦП-515.

6.6. Опытные участки пути должны содержать отступления в нормах содержания пути II степени (не приводящие к ограничениям скорости движения) по уровню, перекосам, просадкам и рихтовке.

6.7. Опытные поездки проводятся со скоростями в прямых участках с превышением конструкционной скорости на 10...20 %; в кривых участках с непогашенным расчетным ускорением неподрессоренных частей в пределах ±1 м/с² при возвышении наружного рельса 80...150 мм без превышения конструкционной скорости. Градации скоростей движения опытного состава в прямых участках принимаются через 10...30 км/ч и выбор их осуществляется с учетом возможных резонансов отдельных видов колебаний испытуемого экипажа. В кривых участках пути градации скоростей устанавливаются в зависимости от радиуса кривой и возвышения наружного рельса.

Максимальные скорости по боковому пути стрелочных переводов могут назначаться: для стрелочных переводов типа Р65 марки 1/11 - 60 км/ч. В стрелочных переводах градации скоростей устанавливаются с интервалами (10...15) км/ч, начиная с минимальной скорости 5 км/ч.

Скорость движения опытного подвижного состава должна измеряться поверенным измерительным прибором с погрешностью не более 1 км/ч.

6.8. При движении по кривым, динамические процессы записываются непрерывно от входа в кривую до выхода из кривой, включая переходные кривые и прилегающие к ним прямые участки, протяженностью не менее 150 м. В прямых и кривых участках с одновременной записью на подвижном составе и в пути записи на подвижном составе проводятся не менее 3 раз в прямом и обратном направлениях при каждой градации скорости.

7 Методы и средства проведения испытаний

7.1. Испытания проводятся методом непосредственного измерения на подвижном составе и в пути экспериментально контролируемых показателей.

Экспериментальному контролю подлежат следующие основные показатели:

на подвижном составе:

- рамные (поперечные) силы, действующие между рамой тележки и буксами колесных пар;

- коэффициенты вертикальной динамики первой и второй ступени рессорного подвешивания;

- вертикальные ускорения в кузове экипажа;

- горизонтальные (поперечные) ускорения в кузове экипажа;

в пути и на стрелочных переводах:

- вертикальные и боковые силы от колеса на рельс;

- напряжения в кромках подошвы рельса;

- напряжения в кромках подошвы остряков стрелочных переводов;

- вертикальные нагрузки рельсов на шпалы;

- горизонтальные (поперечные) нагрузки рельсов на шпалы.

Контролируемые экспериментальные показатели используются для определения нормируемых показателей, приведенных в таблице 1, в соответствии с разделом 9 настоящей ТМ.

7.2. Измерения с целью экспериментального определения уровней динамических напряжений в рельсах производятся методом непосредственного тензометрирования напряжений в кромках подошвы рельсов.

Тензометрические схемы монтируются в одном сечении рельса на наружной и внутренней кромке подошвы рельса (на элементах стрелочных переводов датчики устанавливаются только на наружную кромку подошвы рамного рельса в зоне переднего вылета, криволинейного остряка и рельсов переводной кривой).

Динамические напряжения в наружной кромке кривого остряка стрелочного перевода, возникающие под воздействием колёс МВПС при движении на боковое направление стрелочного перевода, определяются в сечениях с шириной остряка 20, 30, 50 и 70 мм.

Количество измерительных сечений в кривых и прямой на рельсе должно составлять не менее 12. Нормальную продольную деформацию измеряют с помощью тензорезисторов, наклеенных в осевом направлении рельса, а поперечную деформацию – перпендикулярно продольной оси рельса.

Электрическая калибровка тензометрических схем кромочных напряжений производится с помощью шунтирования рабочего тензорезистора калибровочным сопротивлением. Величина калибровочного сопротивления определяется следующим образом

,

где R_К, R_g – соответственно, величины калибровочного активного сопротивления и сопротивление плеча тензометрической схемы, Ом;

 - величина калибровочного напряжения в подошве рельса, МПа;

к – коэффициент тензочувствительности согласно паспортным данным применяемых тензорезисторов;

Е – модуль упругости рельсовой стали (2,1*10⁵ МПа).

7.3. Боковая сила, передающаяся от колес вагона МВПС на головку рельса, определяется методом тензометрирования напряжений, возникающих в шейке рельса.

Тензометрические датчики наклеиваются на шейку рельса и собираются в активную тензометрическую схему, приведенную на рисунке 1.

Калибровка схем определения боковых сил производится методом приложения поперечной нагрузки к головке рельса в сечении, где установлены датчики, при вертикальном нагружении данного сечения рельса нагрузкой в диапазоне 40 – 80 кН. Диапазон нагрузок боковых сил при калибровке должен составлять 40 – 60 кН. При этом определяется как масштабный коэффициент тензосхемы, так и линейность в рабочем диапазоне нагрузок.

Количество измерительных сечений боковых сил, действующих на наружную нить в кривых участках пути, должно составлять не менее 12, а на стрелочных переводах боковые силы измеряются в переднем вылете рамного рельса (2 сечения) и в зоне переводной кривой (не менее 4 сечений).

Рисунок 1 – Схема измерения боковых сил тензорезисторами на шейке рельса

7.4. Отношения максимальной горизонтальной

к средней вертикальной нагрузке от рельса на подкладку

определяются экспериментальным способом при помощи силомерных подкладок, располагаемых между подошвой рельса и шпалами. Для расчета отношения максимальной горизонтальной к средней вертикальной нагрузке рельса на шпалу определяются средние значения вертикальной и максимальные наблюденные горизонтальные нагрузки.

Количество измерительных сечений для оценки нагрузок рельсов на шпалы должно быть не менее 8 (8 шпал).

Критерии влияния на устойчивость рельсошпальной решётки от поперечного сдвига по балласту определяются экспериментально либо величинами отношений максимальной горизонтальной

к средней вертикальной нагрузке рельса на шпалу

либо величинами отношений рамной силы к статической нагрузке от колёсной пары вагона МВПС на путь.

7.5. Критерий влияния на устойчивость рельсошпальной решетки от поперечного сдвига по балласту по отношению рамной силы к статической нагрузке от колесной пары на путь.

Для определения показателя используют результаты поколесного взвешивания МВПС и динамические процессы рамных сил.

Статические осевые нагрузки от колес вагонов на путь определяются по результатам поколесного взвешивания методом, изложенным в стандарте СТ ССФЖТ ЦТ 16. Рамная сила (с учетом квазистатической составляющей в кривых участках пути) определяется экспериментально-расчетным методом. Рамная сила определяются с доверительной вероятностью 0,999. Она находится для всей выборки в опыте при постоянной скорости движения как произведение значений амплитуд по записям тензометрических схем или как произведение значений амплитуд поперечного перемещения «рама тележки – букса» на жесткость, соответствующую этому перемещению.

Перед испытаниями для каждого датчика перемещений, фиксирующего поперечные перемещения рамы тележки МВПС относительно колесной пары, определяют характеристики «рамная сила - перемещение», а для датчиков измерения деформаций (тензометрических схем), наклеиваемых на элементы тележки определяют характеристики «рамная сила – деформация».

Оценку показателя выполняют для состояний МВПС без пассажиров и при максимальной населенности.

7.6. Для определения коэффициента запаса устойчивости против схода колеса с рельса используют результаты поколесного взвешивания вагонов и динамические процессы рамных сил и вертикальных нагрузок в первой ступени подвешивания, зарегистрированные во время опытных заездов. Испытания проводят в соответствии с условиями и порядком, изложенными в СТ ССФЖТ ЦТ 16.

Показатель определяют:

- для первой и последней колесных пар в головном (по ходу движения) вагоне МВПС;

- для одной крайней колесной пары в моторном и прицепном вагонах;

- для состояний вагонов без пассажиров и при максимальной загрузке.

Показатель подлежит контролю при движении вагонов:

- по прямым, кривым участкам пути и по стрелочным переводам;

- прямым и обратным ходом.

Коэффициент λ вычисляют по формуле:

где: µ - коэффициент трения между гребнем набегающего колеса и рельсом;

β - угол наклона образующей гребня колеса к горизонтальной оси, ^О;

Y_p - рамная сила (с учетом квазистатической составляющей в кривых участках пути), кН;

- статическая нагрузка, приходящаяся на шейку оси, кН;

и - коэффициенты вертикальной динамики (с учетом квазистатической составляющей в кривых участках пути) соответственно на набегающем и ненабегающем колесах колесной пары (при обезгрузке >0 и >0);

- коэффициент трения между поверхностью катания ненабегающего колеса и рельсом;

q - сила тяжести неподрессоренных частей, приходящаяся на колесную пару, кН;

- расстояние между серединами шеек оси колёсной пары, м;

- расстояние между точкой приложения вертикальной нагрузки на шейку оси на набегающем колесе и точкой контакта на гребне, м;

- расстояние между точкой приложения вертикальной нагрузки на шейку оси на ненабегающем колесе и точкой контакта на его поверхности катания, м;

- радиус колеса по кругу катания, м;

.

В расчетах принимают:

=0,25. Для типовых конструкций колесных пар (геометрические параметры которых соответствуют требованиям ГОСТ 11018, ГОСТ Р 51775 и ГОСТ 9036) принимают:

=1,553 м;

= 0,264 м;

= 0,219 м.

Для колесных пар, геометрические параметры которых не соответствуют требованиям ГОСТ 11018, ГОСТ Р 51775 и ГОСТ 9036, расчетные значения

, и определяются по чертежам конструкторской документации.

Обработку динамических процессов, по которым определяются величины

, используемые для вычисления коэффициента запаса устойчивости, производят по мгновенным значениям в один момент времени с максимальной частотой, соответствующей прохождению участка пути не менее 0,6 м.

Набегающее на рельс колесо колесной пары при расчетах коэффициентов запаса устойчивости определяется по направлению действия рамной силы на колесную пару.

Оценочным значением показателя λ является наименьшее из вычисленных значений с доверительной вероятностью 0,001.

7.7. Показатель отношения динамической составляющей рамной силы к максимальной вертикальной статической осевой нагрузке (П) определяют по формуле:


где	– рамные силы, зарегистрированные в процессе испытаний и обработанные методом полуразмахов с исключением квазистатической составляющей при движении экипажа в кривых участках пути, кН;
	– вертикальная статическая осевая нагрузка с учетом максимальной населенности вагона, кН.

Оценку показателя выполняют для состояний вагона без пассажиров и при максимальной населенности.

Динамические процессы рамных сил

обрабатывают по методу полуразмахов (с исключением квазистатических составляющих в кривых участках пути), и строят точечные графики полученных амплитуд в зависимости от скорости движения экипажа. Полученные зависимости служат основой для определения оценочных значений

, используемых для расчета показателя. В качестве оценочного выбирается наибольшее значение

из числа максимальных амплитуд, подтвержденное в диапазоне скоростей ±10 км/ч тремя замерами. При определении оценочного значения

замеры, произведенные при движении экипажа по стрелочным переводам, не учитываются. Оценочные значения

определяют для состояний вагона без пассажиров и при максимальной населенности.

Вертикальную статическую осевую нагрузку с учетом максимальной населенности

, используемую для расчета показателя, определяют при максимальной населенности вагона с учетом результатов его поколесного взвешивания.

7.8. Показатели отношения динамической составляющей вертикальной силы к максимальной статической нагрузке в первой и второй ступенях рессорного подвешивания определяются следующим образом.

Показатель вертикальной динамики (К_д) ступени рессорного подвешивания является силовым показателем, определяющим величину отношения динамических вертикальных сил Р_Д [кН], действующих в узлах рессорного подвешивания, к статическим силам от подрессоренных масс вагона с учетом его максимальной населенности пассажирами

[кН], приложенным к этим узлам:

Оценку показателей для первой (

) и второй (

) ступеней рессорного подвешивания выполняют для состояний вагона без пассажиров и при максимальной населенности.

Для определения показателей K_Д используют динамические процессы динамических вертикальных сил, зарегистрированные в процессе испытаний. Динамическая вертикальная сила (с учетом квазистатической составляющей в кривых участках пути) определяется экспериментально-расчетным методом. Динамическая вертикальная сила измеряется по динамическим напряжениям в выбранном сечении рамы тележки или в рессорных подвесках. Также она может определяться по динамическому прогибу подвешивания для рессорного подвешивания без демпферов. Для рессорного подвешивания с демпферами необходимо учитывать силу, воспринимаемую демпфером, и сдвиг фазы её действия.

Перед испытаниями для каждого датчика перемещений, фиксирующего вертикальные перемещения 1-й либо 2-й ступени подвешивания МВПС, определяют характеристики «вертикальная сила - перемещение», а для датчиков измерения деформаций (тензометрических схем), наклеиваемых на элементы 1-й либо 2-й ступени подвешивания определяют характеристики «вертикальная сила – деформация».

Статические нагрузки для первой (

) и второй (

) ступеней рессорного подвешивания определяют при максимальной населенности вагона с учетом результатов его поколесного взвешивания.

Показатели вертикальной динамики определяют с двух сторон колесной пары (

) или тележки (

). За оценочные значения показателей

принимают наибольшие полученные значения.

7.9. Для определения первой собственной частоты изгибных колебаний кузова в вертикальной плоскости при максимальной загрузке вагона производят загрузку вагона мерным грузом, имитирующим вес пассажиров и обслуживающего персонала в соответствии со схемой загрузки. Схему загрузки составляют с использованием расчета максимальной населенности, выполненного разработчиком (заводом-изготовителем). По окончании загрузки производят контрольное взвешивание вагона для проверки расчетной загрузки. При наличии свидетельств о поверке (калибровке) мерных грузов контрольное взвешивание может не выполняться.

Для определения частот изгибных колебаний кузов оборудуется первичными преобразователями, устанавливаемыми с обеих сторон кузова по его длине. При наличии тяжелого подвесного оборудования на нем также устанавливаются первичные преобразователи для анализа частот колебаний кузова.

Для возбуждения собственных частот колебаний кузова применяются ударно-вибрационные способы, такие как опыт «сброс с клиньев», возбуждение колебаний с применением вибраторов, ударного возбуждения и прочие. Возбуждение колебаний кузова производится, как правило, в середине кузова и в консолях. Частоту колебаний кузова определяют на основании анализа и обработки динамических процессов, зарегистрированных первичными преобразователями при возбуждении колебаний.

7.10. Для определения показателей коэффициента плавности хода в вертикальном (W_z) и горизонтальном поперечном (W_y) направлениях используют динамические процессы виброускорений в контрольных точках кузова вагона (на уровне пола).

Контрольными точками для показателей являются:

- кузов (на уровне пола) в кабине машиниста (головной по ходу движения) над центрами масс тележек (или в точках, максимально приближенных к центрам масс) и в середине салона головного вагона.

- кузов (на уровне пола) над центрами масс тележек (или в точках, максимально приближенных к центрам масс) и в середине салона моторного и прицепного вагонов.

Показатели W_z и W_y для головного вагона без пассажирского салона определяют только в кабине машиниста (головной по ходу движения).

Динамические процессы виброускорений регистрируют при проведении испытаний. Испытания проводят в соответствии с условиями и порядком, изложенными в СТ ССФЖТ ЦТ 16.

Оценка плавности хода проводится для скоростей движения от половины конструкционной скорости до конструкционной скорости в диапазонах через 10 - 20 км/ч (25 км/ч, если конструкционная скорость МВПС выше 200 км/ч).

Для расчета показателей плавности хода принимают динамические процессы виброускорений, зарегистрированные при движении вагона по прямым участкам пути и по участкам пути, имеющих кривые R  600м (R  1000м, если конструкционная скорость МВПС выше 200 км/ч). Длительность измерений в каждом диапазоне скоростей должна быть не менее 200 секунд.

Вычисление показателя плавности хода производится для каждого (k-го) диапазона скоростей движения по формуле:


где	W_k – показатель плавности хода для k-го диапазона скорости движения;
	 = 4,346 для вибрации, действующей в вертикальном направлении;
	 = 4,676 для вибрации, действующей в горизонтальном поперечном направлении;
	– среднее квадратическое значение корректированного виброускорения в k-ом диапазоне скорости движения, м/с².

Среднее квадратическое значение корректированного виброускорения

для k-го диапазона скоростей движения определяют по формуле:


где	f_н = 0,5 Гц – значение нижней граничной частоты диапазона измерения плавности хода;
	f_в = 20 Гц – значение верхней граничной частоты диапазона измерения плавности хода;
	S_k(f) – функция спектральной плотности виброускорения в k-ом диапазоне скорости движения, м²/с⁴/Гц;
	q_н(f) – значения нормированной амплитудно-частотной характеристики корректирующего фильтра, определяемые по формуле:

где	f – частота колебаний, Гц.

Допускается разбивать время измерения T_k виброускорений при движении с данной скоростью на отрезки продолжительностью T_kj, каждому из которых соответствует свое среднее квадратическое значение корректированного виброускорения

, замеренного на неперекрывающихся участках пути. В этом случае среднее квадратическое значение корректированного виброускорения для k-го диапазона скорости движения

определяют по формуле:


где	T_kj – продолжительность j-го отрезка времени k-го диапазона скорости движения, с;
	T_k – суммарное время движения со скоростями, входящими в k-ый диапазон скоростей движения, с.

Оценку показателей W_z и W_y выполняют для состояний вагона без пассажиров и при максимальной населенности.

7.11. Регистрация реализаций динамических процессов и их последующая статистическая обработка проводится в диапазонах частот в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 –Частотные диапазоны регистрации динамических процессов

Наименование показателя	Способы регистрации	Частотный диапазон, Гц
Рамные силы	Тензосхемы	0 - 80 (40)
Рамные силы	Датчики относительных перемещений	0 - 40 (40)
Коэффициенты вертикальной динамики по колебаниям обрессоренных масс (буксовая ступень)	Датчики относительных перемещений	0 - 40 (40)
Напряжения в наружной и внутренней кромках подошвы рельсов	Тензосхемы на рельсах	0 - 150 (150)
Напряжения в наружной кромке остряков стрелочных переводов	Тензосхемы на рельсах	0 - 150 (150)
Боковые и вертикальные силы, передаваемые от колеса на рельс	Тензосхемы на рельсах; Тензосхемы на колёсах (тензометрические колёсные пары)	0 - 250 (250)
Боковые и вертикальные силы, передаваемые от рельса на шпалу	Тензометрические силомеры	0 - 110 (110)
Ускорения кузова	Акселлерометры	0 - 20 (20)
Примечание: без скобок – частотный диапазон при регистрации динамических процессов, в скобках – при их обработке

7.12. Каждый измерительные тракт, который включают в себя: первичные измерительные преобразователи, усилительную, регистрирующую аппаратуру и соединительные кабели, должен иметь следующие характеристики:

- динамический диапазон (определяется для мощностей сигналов), не менее: 40 дБ;

- рабочий частотный диапазон (с учетом возможной цифровой фильтрации данных) согласно таблице 2;

- неравномерность амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне частот, не более: ±0,5 дБ.

Измерительные тракты калибруются во время проведения испытаний перед началом опытных поездок с помощью поверенного генератора нормированных сигналов.

7.13. Применяемые при испытаниях средства измерения и регистрации проходят периодическую поверку.

7.14. Достаточный объем экспериментальной информации N определяется по формуле:

,
Где	S – ожидаемое среднеквадратическое отклонение реализации динамических напряжений, определяемое по предыдущим испытаниям подвижного состава близкого по конструкции к испытуемому;
	Δ – заданная погрешность определения максимального вероятного (для квантиля 0,994) значения;

Объем информации определяется как количество поездок в одной выборке, умноженное на количество приборов одного типа. Как правило, N определяется для датчиков напряжений в кромках подошвы рельсов при задании ожидаемого среднеквадратического отклонения на основе ранее проводимых испытаний сходного по характеристикам (скорости движения, осевые нагрузки) подвижного состава.

7.15. Основная погрешность измерений измерительного тракта рассчитывается по формуле:

,

где

- основная погрешность статической (электрической) калибровки, %, (нелинейность приложения нагрузки, погрешность подбора активного сопротивления и т.д.);

- неравномерность амплитудно-частотной характеристики измерительного тракта, %;

– коэффициент, равный 1,3 при доверительной вероятности проведенных расчетов 0,99.

7.16. Должны обеспечиваться следующие пределы основной погрешности измерения:

по напряжениям в кромках подошвы рельсов и остряков стрелочных переводов – 5%;

по вертикальным нагрузкам рельсов на шпалы – 4%;

по коэффициентам вертикальной динамики вагонов – 6%;

по горизонтальным нагрузкам рельсов на шпалы – 9%;

по боковым и рамным силам– 7%;

по ускорениям кузова – 5%.

Blog

Типовая программа и методика испытаний Настоящий проект стандарта (правил, рекомендаций) не подлежит применению до его принятия Москва

6 Условия проведения испытаний

7 Методы и средства проведения испытаний