道岔打磨车范文（精选4篇）
道岔打磨车 第1篇
CMC-16道岔打磨车走行齿轮箱主要由箱体、齿轮系统、润滑系统、密封系统、通风系统和悬挂装置等组成。其中, 箱体用于支撑和固定轴系零件, 是保证传动零件的啮合精度、良好润滑和密封的重要零件, 其重量约占总重量的50%[1] , 箱体结构对走行齿轮箱的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大影响。在道岔打磨车走行驱动的过程中, 箱体承受着来自轨道的振动和冲击, 应具有足够的强度和刚度, 为此, 对CMC-16道岔打磨车走行齿轮箱箱体有限元结构强度和动力学模态进行分析计算, 以便检验箱体强度和刚度是否达到要求, 并为箱体的优化设计提供依据。
1 箱体的有限元建模
由于CMC-16道岔打磨车齿轮箱箱体的形状复杂, 因此采用具有强大绘图功能的CAD设计软件Pro/E建立箱体三维实体模型。有限元分析软件ANSYS的接口, 将Pro/E建立的齿轮箱箱体三维实体模型导入到ANSYS中对其进行有限元分析。模型建立时忽略了不影响分析结果的小孔、倒角等小特征, 上、下箱体之间连接处理为刚性连接, 用solid185单元进行网格划分。最终箱体划分了144 742个单元, 节点总数达36 393个, 整个箱体有限元网格如图1所示。
2 材料特性和载荷工况
2.1 材料属性
箱体采用球墨铸铁QT400-18铸造, 其材料性能参数为:弹性模量E=1.73e5 MPa, 密度ρ=7100 kg/m3, 泊松比μ=0.3, 疲劳极限σ-1=140MPa, 屈服强度σs=250MPa[2]。静强度计算按线弹性小变形问题处理。
2.2 载荷计算与约束处理
分析齿轮箱箱体的静强度时, 按箱体在最大载荷作用工况下, 对齿轮箱箱体进行有限元分析。齿轮箱齿轮、轴承座受力计算参数分别如表1和表2所示。
轴承座上所受的集中载荷需按余弦函数分布处理, 处理时按下式处理:
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式中:q为轴承座上所受集中载荷的余弦函数分布;p为轴承座上所受的集中载荷;r为轴承座内径;θ为不同位置与集中载荷方向间的夹角, -60°≤θ≤60°[3]。实际上, 进一步处理成有限元模型用载荷时, 还需将上述分布力按静力等效原则转化为节点上的面力。根据齿轮箱的运行工况, 箱体大轴承座孔处绕车轴旋转自由度释放, 约束剩余5个自由度。箱体与吊杆连接面的6个自由度全约束。
3 有限元计算结果
3.1 有限元应力分析结果
在该计算工况下, 箱体的应力变形云图分别如图2和图3所示。
从图中可以看出, 上、下箱体的受力比较均匀, 都没有出现应力集中的现象, 箱体最大等效应力为16.8 MPa, 小于材料的疲劳极限140 MPa, 更远小于材料的屈服强度250 MPa。箱体变形很小, 最大等效位移为0.0216 mm。箱体的设计比较合理。
3.2 模态分析计算结果
计算箱体的约束模态, 箱体边界条件:箱体与吊杆连接部位6个自由度全约束, 大轴承座孔分别用两个控制节点建立与轴承座圆面自由度的关联, 并约束两个控制节点除绕车轴旋转自由度以外的其他5个自由度。箱体前8阶模态频率及振型如表3所示。
提取前8阶中典型的箱体变形图, 如图4、5所示。箱体前8阶振型变形情况如下:一阶为垂直弯曲振型, 箱体左右侧向上翘曲, 其中主动侧翘曲变形最大;二阶为垂直扭转振型, 箱体主动侧变形最大;三阶为水平扭转振型, 箱体两侧弯曲变形较大;四阶为弯扭结合振型, 箱体底部及中间挡板变形最大, 箱体马达侧变形较小;五阶为水平弯曲振型, 中间挡板变形较大, 其余部分变形较小;六阶为弯扭结合振型, 中间挡板变形较大, 其余部分变形较小;七阶为水平扭转振型, 中间挡板变形较大, 其余部分变形较小;八阶为水平弯曲振型, 中间挡板及气缸座变形较大, 其余部分变形较小。其中, 箱体的第七阶振型变形较大, 其Z方向最大变形为0.773 mm。
通过箱体的模态分析可以看出, 箱体轴承座及中间挡板部位相对比较薄弱, 但考虑到整体而言, 箱体的变形及受载时应力都远小于安全条件, 故箱体设计满足使用要求。
4 结论
从对CMC-16道岔打磨车走行齿轮箱箱体的有限元分析结果来看, 箱体较大的应力基本出现在小轴承座孔边缘, 最大应力为16.8 MPa, 箱体应力水平较低, 远小于材料的屈服强度。箱体变形较小, 最大位移为0.0216 mm, 不会对轴承寿命产生显著影响。总体而言, 箱体的变形及受载时应力都远小于安全条件, 箱体设计满足使用要求。箱体轴承座及中间挡板部位相对比较薄弱, 可以增设加强筋进行改进, 从而增加箱体的刚度。
箱体设计的安全系数较高, 齿轮箱箱体结构强度满足安全运行要求。但由于设计余量较大, 造成了材料的浪费, 可对箱体作进一步的优化设计, 以减轻箱体重量。
摘要：建立了CMC-16道岔打磨车走行齿轮箱箱体的三维实体模型并进行了有限元分析。对箱体在最大载荷作用工况下的结构强度作了计算与校核。
关键词：道岔,打磨车,齿轮箱,箱体,有限元
参考文献
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[2]钟延志, 曹占伦, 刘东明.新编常用金属材料手册[M].北京:人民邮电出版社, 2008.
钢轨打磨车打磨力波动抑制方法研究 第2篇
关键词：钢轨打磨车,打磨力波动抑制,方法
一、打磨作业原理及打磨力波动原因
(一) 打磨机构液压加载系统原理与特点
1、加载系统
钢轨打磨机构液压加载系统, 是钢轨打磨机构的最主要的工作单元, 且每节钢轨打磨车上都装备了多台打磨小车。其系统的组成部分主要有:定量泵、冷却器、恒压变量泵、卸荷阀组、三通比例减压阀、开关阀、蓄能器和液压油缸等组成。
2、加载系统工作原理
液压加载系统具有:未运作时锁定、开始运作时压下打磨机构、运作时提供打磨力和运作结束时提升打磨机构。
锁定状态:在系统为收到打磨命令时, 其所有的电磁铁都未供电, 恒压变量泵的油源将进入液压油缸的无杆腔, 而有杆腔将与油箱连接, 打磨机将被升到高位, 机械被锁定, 进而打磨砂轮与钢轨未能接触。
压下打磨机构:液压打磨系统中加入了开关球阀, 其作用的是为了避免工作人员的错误操作。在开关阀通电且指示灯亮起的情况下, 液压加载系统才能执行打磨命令。并且在得到打磨命令后, 三通比例减压阀通电, 恒压变量泵的油源进入液压油缸的有杆腔, 无杆腔压力形成背压, 进而保证打磨机进行平稳的打压。在打磨砂轮与钢轨接触之后, 打磨机停止打压, 无杆腔的压力上升到指定压力。
打磨运作状态:液压油缸的位置随着打磨机构的位置扰动而变化, 其油缸技能进行排油, 又能进行补油, 并且通过三通比例减压阀来控制电流大小, 进而设置轨道的打磨力。
运作结束提升打磨机构:在系统解除打磨命令或是遇到电磁阀故障失电时, 恒压变量泵的油源将进入液压油缸的无杆腔, 进而有杆腔接通邮箱, 打磨机构被抬起, 进而停止打磨钢轨作业。
3、加载系统特点
液压油缸的两腔是进行独立加载作业的。
恒压变量泵加蓄能器是加载系统的主力油源, 液压泵的输出特性得到了进一步的改善。
三通比例减压阀是作为钢轨打磨机构液加载系统的最佳加载阀, 其动态特性能进一步的影响打磨力的稳定性。
(二) 钢轨打磨力波动影响因素
1、打磨砂轮受力。
在进打磨作业时, 打磨机的转速为3600r/min, 由于钢轨表面不平滑, 从而导致打磨砂轮受力复杂, 其液压油缸的输出力、打磨机构的惯性力以及打磨机构偏转的角度和摩擦阻力等都将影响打磨力。
2、打磨力中液压油缸输出力波动的影响分析。
在进行打磨作业的过程中, 由于液压油缸筒的运动, 进而使得有杆腔和无杆腔的腔容体积变化, 进而影响两腔压力的变化, 导致液压油缸输出力的变化。打磨机构的位置变动是液压油缸压力的主要影响因素, 压力波磨的波度越大其产生的压力值就越大;波磨频率越打, 其造成的波动频率就越高。
3、打磨力中打磨机构惯性力波动影响分析。
两腔压力是液压油缸输出力的决定性因素, 油缸位置的变化将直接影响输出压力, 进而导致打磨存在波动。同时, 由于现有加载技术对打磨力干扰的忽视, 钢轨打磨速度的进一步的提高将直接影响打磨机构的惯性力, 从而影响打磨力形成加大的波动。
二、三通比例减压阀控缸系统特性
(一) 三通比例减压阀线性电流减压增益
1、三通比例减阀先导级采用的是力控制型的比例电磁铁, 具有水平位移减力的特性。能进一步的忽略比例控制放大器的内阻, 比例电磁铁的滞环和铁磁涡流引起的纯滞后。
其控制电压力方程式为:
其中:u (t) 表示的是放大器功率级输出电压;Rc表示的是电磁线圈电阻;i (t) 表示的是线圈电流;L表示的是电磁线圈电感;Ke表示的是动生反电动势系数;x (t) 表示的是衔铁位移。
输出力方程式为:
(二) 三通比例减压阀控缸系统频响特性
三通比例减压阀控缸系统的频响反馈效果在进行反馈控制时是极其重要的, 其系统的幅频特性差将造成补偿精度不足, 从而导致相频特性差补偿的滞后性。
由图可知, 系统的幅频增益在频率小于10HZ范围内时, 其相频增益变化不大, 系统稳定, 满足波磨率在0.8-3.2HZ范围内的要求。
三、仿真结果研究
三通比例减压阀液压加载系统仿真模型图入下所示:
(一) 主动加载动态特性仿真
将位置扰动信号的值设置为0, 有杆腔的长度设置为200mm, 阶跃信号设置值为800m A, 阀后的管道长度为0.5m, 直径为10mm, 其他参数设置不变, 分贝对节流器等效开关进行0.2mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mmd的仿真模拟。进而得出, 在三通减压阀的输出压力稳定, 且其他条件不变的情况下, 节流器的开度越大, 液压加载系统的响应越快, 压力调节量大且曲线震荡明显。
(二) 被动加载动态特性仿真
有杆腔的长度设置不变, 节流器开度为0.3mm, 阶跃信号, 阀后管道长度与直径不变, 其其他参数设置不变的情况下, 波磨频率为8HZ波磨深度为2mm, 进行仿真模拟, 进而得出在有杆腔压力波动较小的情况下, 在钢轨波磨的扰动下, 三通比例减压阀能有效地控制无杆腔的压力, 打磨机构的随跟性能好, 在其参数条件不变的情况下, 节流器开度越大, 其压力波动越小, 曲线震荡明显。
参考文献
道岔打磨车 第3篇
关键词：广州地铁,打磨车,控制系统,钢轨
HTT公司的RGH10系列钢轨打磨车已经大量运用到我国的轨道交通系统中。磨轨有2个主要目的:一是维持轨型;二是减低表面缺陷如轨道波磨等。维持好轨型和轨面可以使滚动声和动态负荷减到最低, 延长钢轨寿命, 减低燃油消耗, 从而降低车辆维修成本。
广州地铁三号线的打磨车组由1节C1-39/40型打磨车和1节C1-41/42型打磨车组成, 都属于RGH10系列, 该系列是为打磨正线、道岔和交叉道的内、外轨的顶部和两侧而设计的。这2节打磨车的结构和操作基本相同, 不同点在于工具间的位置、轨道波浪磨耗测量装置和砂箱。单节的C1-39/40型打磨车和单节C1-41/42型打磨车可以单独作为10头的打磨车, 如果连挂在一起就组成20头的打磨车。
1 Jupiter 2000控制系统
RGH10系列钢轨打磨车使用Jupiter 2000控制系统以实现磨轨车大部分的操作功能, 系统主机采用Jupiter应用控制器 (Jupiter Application Master, 以下简称JAM) 。JAM控制箱放在1号车和2号车驾驶室并且贴有#01标签。JAM控制箱安装有微处理器, 负责发送编程信息至磨轨车上的其他输入/输出模块。通过USB接口连接JAM控制箱和电脑, 可以修改和升级软件。JAM控制箱通过磨轨车上其他的Jupiter输入/输出模块与各种传感器、开关和阀门进行通信, 每个模块负责发送信号至模块附近的各个元器件以及接收来自模块附近各个元器件的信号, 不同部件与模块之间通过电缆组件通信, 1号车和2号车的主机通过以太网络电缆通信, 主机以下各系统以CAN总线进行通讯。
1.1 Jupiter 2000控制系统基本结构
Jupiter 2000控制系统主要包括主机、显示器、P42模块、数字输入模块、模拟输入模块、数字输出模块、配电模块、网络终结器、通过分配器、交叉分配器、系统断开盒等, 其网络架构比较复杂, 由多个模块搭建并逐级通过网络串接而成, 如图1所示。
主机JAM的各接口如图2所示。
1.2 主要部件介绍
(1) P42模块。该模块为主机和网络提供物理连接, 提高以下部件的稳定性并进行诊断:
(1) 主机的电源和风扇都在P42模块上, 这与早期钢轨打磨车中系统电源放置在主机内部相比, 减少了主机内部的发热量;
1-复位开关;2-电源/网络接口;3-串口COM1~COM4;4-USB1接口;5-USB2接口;6-以太网接口;7-电源指示灯;8-并口;9-显示器接口;10-鼠标接口;11-键盘接口。
(2) 网络电缆4和8针的24 V电源通过P42模块连接到第1电源分配模块;
(3) P42模块通过接线端子连接提供主机到第1个模块 (模块2) 的网络连接, 该连接使用标准电缆和接头, 减少了在工厂和维护过程中错线的风险, 并且保证了所有网络连接都正确连接到终点;
(4) 网络起始端的端结电阻也在P42模块上, 取代了早期系统的接线端子;
(5) P42模块上的125 Hz振荡器可在网络电缆中激发“菊花链”信号, 该信号使第1个模块在网络中建立其地址, 先于P42模块到2号模块的“菊花链”连线会接地。如果没有P42模块, 可能会出现这种情况:一些有问题的组件导致网络中的其他模块建立与第1个模块相同的地址。根据P42模块的配置, 所有的“菊花链”在模块之间的输出、输入和连接必须保证使每个模块建立自己在网络中的唯一地址, 通过P42模块, 网络地址将会更安全, 网络诊断也更全面。
(2) 数字输入模块 (Digital Input Module) 。该模块通过间接器 (C1~C8) 接收数据, 用于只有开/关2种位置的器件, 接收如限位开关、灯开关等器件的信号。
(3) 模拟输入模块 (Analog Input Module) 。模拟输入模块从接口 (C1~C8) 接收数据, 该模块用于输入电压频繁变化的器件, 如接收来自打磨头角度传感器、液压油温度传感器、燃油油位传感器等器件的模拟信号。
(4) 数字输出模块 (Digital Output Module) 。该模块通过接口 (C1~C8) 输出数据, 如向电磁阀和工作灯等器件发送数字信号。
(5) 配电模块 (Power Distribution Module) 。该模块用来防止网络电压掉电, 每部打磨车上有3个配电模块。
(6) 网络终结器 (Network Terminator) 。网络终结器必须安装在网络中最后一个模块的CAN 1 out接口上, 该终结器在启动的过程中提示计算机该模块为最后一个模块。
(7) 通过分配器 (Pass Through Splitter) 。只用于数字输入模块, 从模块上C1~C8任意接口出来的电缆都连接到通过分配器上, 如从接近开关、压力开关等过来的电缆都连接到通过分配器, 并输出一个端口。
(8) 交叉分配器 (Cross Over Splitter) 。只用于数字输入模块, 从模块上C1~C8任意接口出来的电缆都连接到分配器上, 并输出一个端口。交叉分配器与通过分配器型式相近, 但物理逻辑不同。
(9) 系统断开盒 (Jupiter Breakout Box) 。是用来对网络模块、连接模块与设备的电缆间以及设备之间的输入输出进行诊断的工具。
2 Jupiter 2000控制系统工作机理
2.1 系统运作
钢轨打磨车组1号车的相关信息可以通过其主机的以太网接口传输给2号车的主机, 系统启动后, 选择本机操作, 这是出于安全考虑, 只能本端主机控制整个车组运作, 另一端做监控及信息收集等工作。
数字输入模块的 (C1~C8) 接收如限位开关、灯开关等器件的数据, 模拟输入模块的 (C1~C8) 接收来自打磨头角度传感器、液压油温度传感器、燃油油位传感器等器件的数据并通过网络端口CAN 1送到主机处理, 同时在显示屏的面板上显示相关信息;主机在收到相关信息经过处理后, 发出相关指令通过网络端口CAN 1传输到特定的数字输出模块, 通过数字输入模块的 (C1~C8) 输出数据控制相应的电磁阀和工作灯等器件。
2.2 地址找寻
每个模块上的“CAN 1 in”和“CAN 1 out”接口上都有9针紫色电缆, 每个模块上输入接口的每针 (除第9针) 都与输出接口相同编号的针对应, 第9针是“菊花链”信号。在“CAN 1 in” (1号模块输入) 接口上的第9针是输入到内部处理器的信号, 在“CAN 1 out” (1号模块输出) 接口上的第9针是由内部处理器输出的信号。这就让每个模块的内部处理器可以向网络中的下一个模块 (较高地址) 发送数据。
系统启动时, 每个模块都会从前一个模块收到网络地址并存储在模块内部, 然后在此地址上加1发送到下一个模块。由于网络中的第1个模块 (2号模块) 之前没有其他模块为其分配地址, 所以P42模块会为2号模块提供网络地址, 同时为整个网络的起始端提供合适的终端。如果系统在启动时, 某个模块没有成功地建立起自己的网络地址, 它就会采用存储在模块内部的地址 (“菊花链”成功的前一时刻) 并中止向下一个模块发送地址。当“菊花链”失效导致的状况不是很紧急时, 在不处理该模块故障的情况下, 车组仍然可以安全运行一段时间。
2.3 系统诊断
(1) 系统故障诊断
Jupiter控制系统的诊断屏幕可用于由该系统控制和监控的电气系统、电子部件的故障检修, 但在Jupiter诊断屏幕上不能检查所有的元器件和系统。
主机检测到钢轨打磨车上的Jupiter网络故障时, 主机显示屏上的警告面板就会显示警告信息, 警告信息的类型将决定大部分实际故障的检修步骤。例如出现“输出模块开路”的警告信息时, 首先应检查警告屏幕, 判断是哪个模块开路, 是什么原因引起模块开路。大多数情况下, 故障发生时可以通过诊断屏幕来检查, 诊断屏幕故障信息会自动在主机显示屏上显示, 操作人员可以选择查看发生故障模块的详细信息来判断哪里发生开路, 并进行相应处理。
(2) 网络故障诊断
控制系统网络由许多独立电缆构成, 它们都是从网络的始端 (主机) 连接到网络的末端 (具有最高网络地址和终结器的模块) 。网络中任何一个位置发生故障都将影响网络中所有的模块, 出现以下情况即为网络通信故障: (1) 一个模块或多个模块上的“Error”指示灯变红色; (2) 主机模块诊断面板上的状态灯不规律地变成红色或灰色; (3) 警告信息显示“Dead module detected (监测到失效模块) ”。
3 结束语
地铁电传动打磨车车轴齿轮箱的研制 第4篇
1 车轴齿轮箱的主要技术参数及要求
地铁电传动打磨车车轴齿轮箱主要技术参数及要求: (1) 适用于1 435 mm标准轨距, 轮径840mm, 轴径130 mm; (2) 工作环境温度-25℃~45℃; (3) 静态轴重14 t; (4) 打磨作业速度:3~16km/h; (5) 额度功率105 k W, 短路扭矩3 000 N·m; (6) 主动端输入最高转速为3 526 r/min;满足最高运行90 km/h速度要求, 适用于双向运转。
2 车轴齿轮箱的结构特点
牵引电机采用架悬方式, 固定于转向架的横梁上 (见图1) , 电机与齿轮箱之间通过挠性浮动齿式联轴节相连接[2], 齿轮箱在电机与轮对之间起着传递电机输出扭矩、降低电机输出转速、驱动轮对使整车运动的作用。
车轴齿轮箱由一级圆柱斜齿轮传动组成, 齿轮箱采用垂直吊装的结构, 输出端通过2个轴承支承固定在车轴上, 输入端通过相应吊挂装置紧固连接在转向架横梁上。吊挂装置由具有缓冲减振作用的橡胶球关节和吊杆体组成, 并设计有调整垫片以调整输入轴高度。吊挂下端与上箱体的对应吊杆座连接, 上端与转向架吊挂安装座连接, 即可将齿轮箱安装紧固在所需要的高度位置。
车轴齿轮箱主要由箱体、牵引齿轮、车轴、润滑和密封系统、轴承等零部件构成, 这些零部件的性能决定了齿轮箱的整体性能[3]。
3 车轴齿轮箱的关键技术
3.1 箱体设计
箱体采用上下剖分式设计, 剖分面通过车轴中心线与水平面成30°夹角。箱体外观采用仿圆形设计, 降低噪声辐射, 利于齿轮溅油润滑。箱体两侧设置加强筋, 增加散热效果, 提高其强度和刚度[4]。为了满足齿轮箱运行作业的安全要求, 在箱体的前端设计有防脱孔, 能够防止吊杆断裂时齿轮箱掉落在轨道上。另外, 箱体还设有观察窗、可视油标、润滑油注入和排放孔、透气帽接口、吊杆座及上下标记位置等结构 (见图2) 。
通过计算有限元强度、刚度可知, 在最恶劣工况 (电机短路) 条件下, 箱体最大等效应力为127.3MPa, 小于箱体材料屈服极限310 MPa;最大等效位移为0.022 mm, 箱体变形较小, 不会显著影响轴承寿命, 箱体结构强度、刚度满足最恶劣工况要求, 因此, 也就满足箱体各工况的安全使用要求。
3.2 牵引齿轮的设计
由于牵引电机输出转速较高, 而列车打磨作业速度较低, 因此齿轮箱的传动比较大, 约为6.7。为了满足地铁车辆相关标准限界要求, 齿轮的模数要尽量小;同时, 齿轮箱需要承受来自轨道启动、制动的冲击、振动, 除了需保证足够的接触强度和弯曲强度外, 还应确保齿轮传动平稳、啮合噪声小。因此, 选用20Cr Ni Mo合金钢作为主、从动齿轮材料, 对轮齿部位进行渗碳淬火处理。另外, 对轮齿进行修形, 以提高轮齿的啮合性能。齿轮的主要技术参数为:法向模数Mn=5.5, 齿数比Z1/Z2为16/77, 压力角αn和螺旋角β分别为20°和15°, 齿宽b为96 mm, 齿顶高系数和顶隙系数分别为1.0和0.25。
根据整车启动、额定、电机短路3种工况, 按照GB/T 3480—1997《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》进行强度校核。校核结果:这3种工况下主、从动齿轮的接触安全系数SH依次为:1.59/1.65、1.85/1.97、1.31/1.31;弯曲安全系数SF依次为:2.76/2.83、3.23/3.31、2.18/2.25。
由此可知, 在各工况下的接触安全系数均大于较高可靠度的安全系数1.25, 弯曲安全系数均大于较高可靠度的安全系数1.6, 因此, 轮齿的疲劳强度满足整车各工况要求。
3.3 车轴的设计
车轴承受载荷工况复杂, 要求较高的强度和刚度, 同时需要满足构架的空间要求, 综合考虑车轴材料采用LZ50钢, 轴颈130 mm, 轮座185 mm, 光轴轴身165 mm, 轴承座212 mm。车轴加工完后经过滚压处理, 获得更好的强度和表面质量。
为了验证车轴的结构强度是否满足整车各工况要求, 根据EN 13104—2009《铁路应用轮对和转向架动轴设计方法》和GB/T 2395—2008《铁道机车车辆动力车轴设计方法》对车轴的疲劳强度进行校核计算。车轴强度分析的危险截面出现在截面弯矩最大、截面尺寸较小、截面突然 (或应力集中) 和过盈配合等区域[4], 确定的危险计算截面如图3所示。
根据上述2个标准, 计算得到各载荷联合作用下截面疲劳应力分析结果, 如表1所示 (列出部分截面应力结果, 未列出的安全裕度[σ]/σ均大于2) 。车轴各危险截面最小安全裕度为1.52, 因此, 该车轴疲劳强度满足整车设计要求。
3.4 润滑及密封的设计
整车走行时最高速度为90 km/h, 输出车轴端旋转密封处的节线速度达到22 m/s, 因此齿轮箱中齿轮和轴承采用飞溅润滑。由于低速作业时间长, 为保证轴承充分润滑, 在箱体壁面设有集油槽、导油孔, 齿轮转动溅起的油液通过集油槽和导油孔流入轴承内部, 使轴承得到足够润滑。同时, 轴承座下部设有回油孔, 油液可从回油孔流回箱体, 从而实现齿轮油的循环流道润滑。回油孔的高度略高于轴承, 可以储存部分油液, 确保低速作业时轴承不会出现干磨现象。
为了有效防止泄漏, 齿轮箱采用接触式密封和非接触式密封结合的方式, 各轴承座与箱体等接触面采用O形橡胶圈和密封胶进行密封, 箱体分型面处也采用密封胶密封[3]。而对于箱体内旋转贯通部位, 采用非接触式双面迷宫密封, 既减少摩擦功率损耗, 又能有效避免沙尘、雨水进入密封圈内部[2]。
3.5 轴承的选用
牵引齿轮为斜齿轮, 传动时产生径向和轴向载荷, 主动齿轮轴和输出车轴两端轴承均需要采用能同时承受径向力和轴向力的圆锥滚子轴承进行支撑。另外, 主动齿轮轴两侧的小轴承应具有较高的极限转速, 从动齿轮两侧的大轴承需要承受来自钢轨的冲击和振动, 再综合考虑安装、调整方便的要求, 主动齿轮轴两端选用轴承型号为31316J1/QCL7CS1, 输出端两侧选用轴承型号为T2DC 220/213/VE679。为了便于拆卸轴承和调整轴向游隙, 2种轴承均采用面对面的安装方式, 轴向游隙通过轴承座与箱体侧面间的系列化调整垫片来调整[3]。
4 台架试验
为了验证齿轮箱的综合性能, 根据整车运行工况, 对齿轮箱进行台架试验 (见图4) , 试验结果表明:无论正、反转, 高速时齿轮箱各部位热平衡后的最高温度均小于92℃, 低速时最高温度均小于36℃;试验过程中, 润滑密封良好, 也未出现异响和振动。
5 结束语
结合台架试验和装车考核情况可知: (1) 采用集油槽、导油孔和高位回油孔等结构的润滑系统, 使各工况下轴承润滑效果良好; (2) 车轴贯通部位及主动齿轮轴贯通部位无漏油现象, 密封可靠; (3) 车轴齿轮箱整体运行平稳, 满足地铁电传动打磨车整车使用要求; (4) 对类似工况下的齿轮箱研制具有借鉴和参考意义。
摘要：介绍了地铁电传动打磨车车轴齿轮箱的技术参数和关键设计, 并阐述了其结构特点和试验情况。经台架试验和装车考核情况验证, 齿轮箱密封可靠、散热良好、运行平稳, 达到设计要求, 满足整车各工况使用要求。
关键词：地铁,电传动打磨车,齿轮箱,台架试验
参考文献
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