转向架构架强度试验标准对比.

文章编号：１００２－７６０２（２０１１）０９－００１２－

０６转向架构架强度试验标准对比

刘德刚１，刘宏友２，李庆升１

（１．南车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室，山东青岛２６６１１１；

２．青岛四方车辆研究所有限公司技术研究部，山东青岛２６６０３１

）摘要：从试验内容、试验载荷、试验工况组合和试验结果评定等方面对比了ＵＩＣ、ＥＮ和ＪＩＳ关于转向架构架强度试验的标准，

并针对我国进行转向架构架强度试验给出了一些建议。关键词：构架；静强度试验；疲劳试验；ＵＩＣ５１５；ＵＩＣ６１５；ＥＮ

１３７４９；对比中图分类号：Ｕ２７０．３３１＋

．８文献标识码：Ｂ

转向架构架是车辆系统上一个至关重要的承载部

件，疲劳破坏是其主要的失效形式，抗疲劳强度设计是转向架的设计重点。针对构架的静强度和疲劳强度，国外高速铁路发达国家有设计规范和试验规范，用以指导构架的设计和生产，保障其强度特别是疲劳强度的可靠性。

我国铁路经过６次大规模提速，车辆运行速度有了大规模的提高，转向架构架承受的动态载荷越来越剧烈，

其疲劳可靠性是摆在每位从事铁道车辆疲劳强度研究人员面前的一个重要课题。作为其疲劳强度研究的一个重要方面，本文将对国外高速铁路发达国家的试验标准进行对比研究。这些标准包括：

ＵＩＣ

５１５—４—１９９３《铁路客车—拖车转向架—传动齿轮转向架构架结构强度试验》（以下称ＵＩＣ５１５—４）；ＵＩＣ

６１５—４—２００３《动力单元—转向架和走行装置—转向架构架的结构强度试验》（以下称ＵＩＣ６１５—４）；ＥＮ

１３７４９—２００５《铁路应用—转向架结构要求的规定方法》（以下称ＥＮ１３７４９）；ＪＩＳＥ

４２０７—２００４《铁路车辆—转向架—转向架构架设计通则》（以下称ＪＩＳＥ４２０７）；ＪＩＳＥ

４２０８—２００４《铁路车辆—转向架—载荷试验方法》（以下称ＪＩＳＥ４２０８）。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ

６１５—４均是单一叙述转向架构架静强度和疲劳强度试验的标准，其中，ＵＩＣ５１５—４针对无动力转向架，而ＵＩＣ

６１５—４针对有动力的机车和动车转向架。

ＥＮ

１３７４９是关于转向架构架强度设计、计算、试验和生产制造的标准，在其附录Ｃ、Ｄ中叙述了试验载荷计算方法，附录Ｆ叙述了静强度试验方法，附录Ｇ

收稿日期：２０１１－０２－

２１－，男。叙述了疲劳试验方法。该标准根据用途和特点将转向架划分为７种类型，其中类型Ｂ—Ｉ和Ｂ—ＩＩ转向架的试验方法适用于客车、动车和拖车，本文的对比也是基于这２类转向架。

ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ

４２０８适用于机车、客车、货车的转向架构架和摇枕。ＪＩＳＥ４２０７叙述了转向架构架的设计方法；ＪＩＳＥ４２０８叙述了转向架构架的强度试验方法，所用试验载荷和试验评定标准取自ＪＩＳＥ

４２０７。为了对比标准规定的载荷值的大小，本文对装用在２５Ｔ型车上的某型转向架构架（以下称２５Ｔ转向架）为例，按照不同试验标准计算了构架受到的载荷。

１试验内容对比

ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４中规定强度试验分为４部分：超常载荷静强度试验、运营主要载荷静强度试验、运营局部载荷静强度试验、疲劳试验。

ＥＮ１３７４９将强度试验分为３部分：超常载荷静强度试验、运营载荷静强度试验、疲劳试验。ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８只有相当于运营载荷的静强度试验。

ＵＩＣ、ＥＮ等欧洲标准规定的试验项目比较细致；而日本ＪＩＳ标准对转向架焊接工艺做了比较多的规定，而且对构架疲劳强度与测试应力的关系进行了较多研究，仅使用静强度试验结果来评定构架疲劳强度，不再进行疲劳试验。

本文按照ＵＩＣ标准规定的试验内容来进行分析

对比，对比项目包括试验载荷、试验工况组合和试验结果评定。

２超常载荷试验对比

２．１试验载荷

ＩＵ１—４２１·综述·述评

铁道车辆第４９卷第９期２０１１年９月

验，该试验中工况数比较少，有垂向载荷、横向载荷和扭转载荷。

ＥＮ１３７４９标准中将超常试验载荷分为２部分：由转向架运行产生的载荷及由安装在构架上的零件产生的载荷，其中由转向架运行产生的载荷除了包含ＵＩＣ

５１５—４、ＵＩＣ６１５—４规定之外又增加了纵向载荷。２．１．１二系垂向载荷

ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准中关于作用在左右二系悬挂位置的垂向载荷的算法是基本一致的，均为运用过程中有可能发生的最大静载荷乘以１．４倍系数，ＵＩＣ

６１５—４又规定此系数在运用环境特别恶劣时可以增大到２．０。

运用过程中有可能发生的最大静载荷为整备状态车辆的重量加上运用中可能发生的乘客和行李的最大重量再减去转向架的重量。

关于运用中可能发生的乘客和行李的最大重量的算法，ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４及ＥＮ

１３７４９标准中Ｂ—Ｉ型转向架的算法完全相同，都是根据乘客数量和乘客重量计算得到的。

根据ＵＩＣ５１５—４及ＥＮ

１３７４９标准的规定，２５Ｔ转向架超常垂向试验载荷为：

Ｆｚｍａｘ＝４ｖｃ１×

ｇ＝４

×４８．５×９．８１＝１６６．５３（ｋＮ）式中：ｍｖｃ１—

——整备车体加乘客质量，ｔ。２．１．２横向载荷

ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准中关于横向超常载荷的算法也是一致的，

其数值为平均到每个轮对上的整备状态车辆重量与超常状态下的乘客及行李重量之和的１／３加上１０ｋＮ再乘以２。

按照此算法，２５Ｔ转向架的超常横向载荷为：

Ｆｙ

ｍａｘ＝２×（ｍｖｃ１＋

２ｍｂ）３×４

］

＋１０＝２×

（）１２］

＋１０＝１１７．２８（ｋＮ）

式中：ｍｂ———一个转向架的质量，ｔ

。２．１．３扭转载荷

３个标准中规定的扭转试验载荷不尽相同。

ＵＩＣ５１５—４和ＥＮ１３７４９的规定基本一致，有２种试验工况：即在构架上施加超常垂向和横向载荷的同时使构架产生模拟通过顺坡率１０‰线路的扭曲量；在转向架上施加空车重量导致的载荷，同时模拟一个车轮完全卸载，

车轮的垂向位移量不超过钢轨的高度。ＵＩＣ