问题讨论
文章编号！002-7602(2018)04-0034-2
铁道车辆第56卷第4期2018年4月
卑下012备冲5678验失致<祈
徐先伟，王长昌，汤劲松，邓爱建，徐
聪
(中车青岛四方车辆研究所有限公司技术中心，山东青岛266031)
摘要：分析了某车下设备内部零件在冲击振动试验中出现疲劳裂纹的原因，并对其结构进行了优化。关键词：悬挂设备；振动试验；裂纹；分析#尤化 中图分类号：270.1+4
U
文献标志码：
B
1
问题描述
该高速断路器箱体结构如图1所示，其顶部设置
轨道车辆车下悬挂设备的结构强度对车辆安全运 行有至关重要的影响。此类设备长期处于振动状态， 一般按照IEC 61373—2010《铁路设备机车车辆设备 冲击和振动试验》的要求进行冲击振动试验，以保证设 备的可靠性。本文以某型高速断路器箱为例进行振动 试验，该断路器箱在完成试验后，箱体结构完好，但其内 部的高速断路器固定底座安装孔处开裂。
根据IEC 61373—2010要求，高速断路器箱应按照
4个吊装孔用于与车体连接，内部安装高速断路器、隔
离开关等电气元件，高速断路器通过其底部的4个安
装孔安装于箱体底部。箱体材质为碳钢，高速断路器 壳体材质为SMC。
第1台样机完成后，按照IEC 61373—2010要求 进行了试验，试验后发现金属零件完好无损，但非金属 材质的高速断路器底座安装孔处出现了裂纹（图2)。
1类A级进行试验，而箱体内的设备则属1类B级。为
查明究竟是高速断路器本身存在问题，还是箱体整体受 力状态问题，笔者进行了多次试验，测量关键部位的加 速度、频率等参数，并将测量结果与IEC 61373—2010 的规定进行了对比，以为产品改进提供依据。
收稿日期&017-06-19 ;修订日期：2018-01-26 作者简介：徐先伟（1984-)，男，工程师。
2原因分析
为查明高速断路器底座安装孔开裂的原因，对上 述设备箱按IEC 61373—2010要求再次进行了试验， 并在箱体的9个关键部位布置了加速度传感器，以检测从设备吊耳至高速断路器底座各关键位置的振动 »»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»
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总之，货物列车因制动主管定压由600 kPa转换 为500 kPa后引发的车辆抱闸故障，其实质是由于在 空车位制动时因KZW-A型空重车调整装置对制动缸 压力空气的调压和限压作用，在各种不利因素组合下， 个别（甚至部分）车辆副风缸压力没能降至500 kPa以 下，当列车主管以500 kPa定压充风时，空车制动机未 能发生缓解作用而引发的。
(2)车辆解决方案。在没有从根本上消除和解决
因制动主管定压由600 kPa转换为500 kPa后引发车 辆抱闸故障之前，为防止因风压转换引起的抱闸故障， 建议合理调整列车风压转换地点，即将列车更换机车、 转换风压的地点设置在有列检作业的编组场或作业 场，当进行转换风压作业时，由列检作业人员对列车进
作 ， 过 工将副 缸内的
参考文献：
[1] 夏寅荪，吴培元$20型空气制动机[
2006.[2]
降 合 。
5建议
(1)机务解决方案。在列车主管定压转换为500 kPa前，应先将副风缸压力降至500 kPa以下。计算
结果表明，在最不利工况条件组合时副lj风缸最高压力 为516 kPa，根据120阀工作原理及试验数据，其主阀 缓解阻力为6〜16kPa，因此建议在列车主管转换为 定压500 kPa前先使用机车或地面试风装置将列车主 管充风至540 kPa并保压3min,之后实施一次70 kPa 或90 kPa减压制动就可以了。• 34 •
M].北京：中国铁道出版社，
M
中华人民共和国铁道部.铁路货车制动装置检修规则[].北京
中国铁道出版社，2008.
[]黄毅，陈雷.铁路货车检修技术[
2010.
/]陈雷，张志建.70 级铁路货车及新型零部件[].北京：中国铁道
出
\"2006.
(编辑：李
萍
）
M].北京：中国铁道出版社，
M
t
车下悬挂设备冲击振动试验失效分析徐先伟，王长昌，汤劲松，邓爱建，徐聪
垂向18 Hz处加速度谱密度值高达其上限值的16倍，
要是
箱体垂向共振引起的。
3改进方案
高速断路器箱体的1阶固有频率偏低，故针对设
图1
高速断路器箱体结构
图2断路器底座安装孔裂纹
传递情况。
过试验测得的各测点加速度，得到了各测点的
加速度谱密度曲线，图3
点1〜7垂向加
谱密
线。
测点1
测点2测点3测点4测点5测点6测点7
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
频率/H
图3测点1〜7垂向加速度谱密度曲线
试验结果显示&(1)
无论横向、垂向还是纵向，各测点的加速度谱
密度曲线上都存在1个或多个峰值。
(2) 在纵向62Hz、Hz处，有2个测点的加速度谱 远超过其上限值，经分析是由工装共振引
起的。
(3)
在垂向18 Hz处，有5个测点的加速度度值超过其上限值。
(4)在 垂向18 Hz、横向18 Hz和纵向 Hz处， 有2
点的加速度谱
超过其上限值。其中，
备吊梁过长引起的整体刚度不 ，在吊梁的水K
方向及垂直方向均设置了加强筋（图4);针
断
路器底部梁结构
较弱的
，将其底部L形梁更
改为U形梁，同时增加2根纵向短梁（图5)。
图'
整体加强方案图
图5
局部加强方案
4
改进效果
4.1有限元仿真验证
利用有限元法对改进前后的箱体结构进行了模态 分析，计算得出其整体1阶固有频率分别为17. 7 Hz 和26.8 Hz，可见改进后的箱体
加较为明显。
4. 2
试验验证
改进后的箱体安装高速断路器后对其进行了冲击 振动试验，结果显示：高速断路器底座未出现局部断裂 现象，符合IEC 61373—2010的要求。
5
结束语
密
利用仿真计算和试验验证相结合的方法，可以有
效地改进箱
的振动性能，为箱柜内安装的产
品提供可靠的振动“基础”。
(编辑：李
萍
）
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谱