鐵道機車車輛減速器的設計方法探討

唐凌

【摘要】時代在發展，科技在進步。在這種大發展的背景中，我們的鐵道機車發展也呈現出一種快速發展的趨勢。在當前而言，由于機車運行速度在不斷地提升，隨著這種速度的不斷提升，對于機車的減速器要求也就越來越重視，畢竟機車減速器在鐵道機車中所發揮出的作用是無法代替的，鑒于此，本文就圍繞鐵道機車車輛減速器的設計方法這一主題，展開討論，重點從對鐵道機車、減速器的認識，關于XG45-9/540機車車軸減速器，XG45-9540機車車軸減速器數學模型的分析和如何進行安裝，基于MATLAB進行優化設計分析，這幾個層面進行闡述，旨在提高減速器質量水平。

【關鍵詞】制動系統；鐵道機車；設計方法；減速器

我國的國民經濟在不斷地提高，隨之眾多產業隨之出現了發展。如高速鐵路就是快速發展中的一個典型例子。正因為高速鐵路的快速發展，進而對機車是性能也提出了更高的要求。在機車中，影響機車性能的重要組成部分中有減速器，減速器在機車性能中是如何部件不可代替的。因為只有高質量的減速器才能夠對機車實施充分有效地調節。那么如何確保減速器在機車中發揮出積極在作用？這就需要對減速器進行科學合理地設計，只有這樣才能夠保證鐵道機車在運行過程中的安全性，也才能夠保證人民的安全和財產。

一、對鐵道機車、減速器的認識

在中國鐵道機中，對于機車的使用特別頻繁，這是對所有運行在鐵路軌道上的車輛的總稱，這戲而車輛包括包括的拖車、貨運列車和普通客運列車。我們所說的減速器就就這些車輛中對車輛快慢進行快與慢實施調節的一種裝置，該裝置的作用在于保證平穩地降速。減速器駐澳連接在動力裝置和發動機之間，其作用是根據需要對轉述進行調節。這種降速，主要是是通過減速器自身的匹配裝置來實現。然后將作用力向其他的地里裝置進行傳遞，這樣就實現了轉速的變化。在鐵道機車中，減速器為必備的一種設備。當然該設備在很多的機械中都應用到它們。

時代在發展，科學技術在進步，我國的鐵道建設隨之也在不斷地發展，而用于鐵道機車上的減速器，也在不斷地改進，就當前而言，正在向高性能和高水平這一方向進行急速發展。就機車減速器理論而言，在當前已經發展到一定的水平。而機車減速器設備在當前里，其規格和型號呈現出一種多樣式，其目的是為了更好地適應快速發展的各種各樣的車輛的需要。

在提高減速器的性能和水平中，主要是由于減速器理論水平已經得到了成功地完善，這種理論水平已經貼近了當前=的實際操作需要，由于實用理論的完善，減速器的可行性研究也隨之得到了發展。如，對于齒輪強度所進行的算法，以及設計出的能夠實現優化和變形的設計，此外還有對新結構得到了逐步地完善，進而從整體上促進了機車減速器的水平得到了全面地提高。

在材質上，運用機車車輛減速器的材質一定要注重耐久性和強度，一般采用的是合金鋼鍛件，因為這些材質比較優質，選用這些合金鋼鍛件，，有效地保證了產品的強度。這些合金鋼鍛件在環境的適應能力上以及處理環境溫度中，其能力都得到了提高。當前機車在不斷地換代更新，這對減速器的結構也就越來越合理化。再次，在減速器加工工藝中，其工藝越來越成熟，進而保證了工藝水平呈現出一種飛速提高的狀態。

二、關于XG45-9/540機車車軸減速器

在本論文中，我們所研究的機車車軸減速器，其研究的對象為XG45-9/540機車車軸減速器。在機車整個驅動機構中，其中最后的環節就是XG45-9/540機車車軸減速器，它的作用就是把萬向軸的功率傳遞給機車輪對，當然在這一傳遞的過程中，需要通過900方向的改變才能夠成功傳遞。

就XG45-9/540機車車軸減速器結構而言，該減速器實際上是一種兩級車軸減速器，構成這一裝置的是一對圓柱齒輪和一對螺旋傘齒輪，在進行動力的傳遞過程中，其順序實傘齒輪進行運轉然后圓柱齒輪緊跟其后。在運轉中，齒輪扭矩小，齒輪轉速高，這樣就有助于積極提高傘齒輪壽命，此外此種布置還能夠對車輪與鋼軌的沖擊所帶來的沖擊給予有效降低，不過它的機構很復雜。

該減速器-XG45-9/540機車車軸減速器，其輸入的功率是110kw，其轉速實7382r/min，其總的速比是21.375，在該機車車軸減速器，其螺旋傘齒輪為高速級別，該材質是20Cr14n-Ti，該材質在進行滲碳淬火后，硬度變了，其硬度達到了HRC59-68。而圓柱直齒輪為低速級齒輪，該材質是22CxNInMo，對其進行滲碳淬火后，硬度變了，其硬度達到了HRC52-55這一標準。

三、XG45-9540機車車軸減速器數學模型的分析和如何進行安裝

（一）做好確定好設計的變量

在設計變量中，其內容包括各級中心距、齒寬和變位系數、螺旋角，以及模數、齒輪的齒數，這些都是設計變量中的重要的量。在這些變量中，設計的變量一旦過多，給計算工作量以及計算的難度都會增加。一般來說，在設計變量中，會車對優化目標構成重要的影響的，以及對這些能夠容易進行控制的參數進行設計，即將其作為設計變量。此外，盡管齒輪的材料性能對減速器的成本以及尺寸、體積構成影響，對其不考慮，不將其作為變量，將其只是作常量進行處理，對這些因素展開全面考慮，對數學模型進行優化。在設計變量中，一般可以將分錐角、螺旋角，以及齒寬系數、齒寬、齒數、法面模數這些參數作為變量考慮。

（二）準確地確定目標函數

在設計表達方式中，變量的函數是重要的目標函數。在減速器中，其部件主要是一些相互咬合著的齒輪，這些零件同其他的零件相比較而言，在空間上所占的空間要大。從這個層面來說，積極做好充分地優化內部空間，促使變速箱的體積更加小。

（三）如何進行安裝

在鐵道機車車輛里，其中最為重要的一個部件就是減速器，對這一重要的部件進行安裝，必須遵照安裝的程序進行，保證每一步安裝操作到位，只有嚴格地按照安裝的程序進行安裝，才能夠保障鐵道機車車輛部出現故障，保證減速器的功能不受到阻礙。那么如何安裝？在安裝過過程中，首先確保所安裝的減速器和電機不存在損壞的狀況。做好電機和減速器的連接。在連接中，其連接的方式多種多樣，其中卡拉連接是多數部件連接的方式。在進行各部件的連接中需要注意的是，查看連接的尺寸，保證這些部位的尺寸符合標準。只有這樣，才能夠保證部件設備相互匹配。如果在安裝中，部件出現了一些偏差，這些偏差勢必會導致電機在以后的工作中出現故障。比如，在列車正處于快速的前進中，但是需要對列車實施減速處理，其減速器很有可能由于故障而出現了減速器失靈情況法神，這樣就會導致事故發生，其后果不可想象。在安裝操作中，需要注意的是減速器和電機連接一定要保持自然連接狀態，保證減速器和電機的同心度始終處于一直狀態，如果減速器和電機的同心度不處于一直狀態，就會導致電機運行和電機的軸鍛件運行角度出現偏差，進而會導致減速器齒輪出現磨損或者是折斷。

四、基于MATLA日進行優化設計分析

先將Matlab程序進行完整地編寫。在編寫Matlab程序中，所采用的計算方法為SQP法，這里的SQP法是MATLAB優化工具箱中一種功能，在該功能中能夠對fmincon函數進行直接調用。其次是對結果的輸出。當減速器系統一旦達到了53874轉這一標準后，其最初的設計的可靠度為百分之九十一，此時對其進行可靠性的優化設計之后，其可靠度會得到提升，能夠達到百分之九十九這一標準。

五、結語

綜L所述，高速鐵路的快速發展，進而對機車是性能也提出了更高的要求。在機車中，影響機車性能的重要組成部分中有減速器，減速器在機車性能中是如何部件不可代替的。而只有高質量的減速器才能夠對機車實施充分有效地調節，這就需要對減速器進行科學合理地設計。XG45-9/540機車車軸減速器具有自身的特點，為此積極偽沙子XG45-9540機車車軸減速器數學模型的分析和安裝，有助于提高減速器是性能，促使其在機車運行中發揮出積極作用。

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