軌道交通牽引齒輪齒面接觸分析及修形優(yōu)化

顏 力,張鵬飛,王文健,王澤坤,王宇鵬

(中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所股份有限公司,江蘇 常州 213000)

0 引言

牽引齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是軌道交通城軌、地鐵走行部的關(guān)鍵部件之一,它是將電機(jī)輸出扭矩傳遞給輪對(duì)以實(shí)現(xiàn)牽引的裝置[1]。

齒輪修形是減少齒面偏載,降低齒輪嚙入和嚙出沖擊的重要技術(shù)手段。但目前軌道交通牽引齒輪修形設(shè)計(jì)大部分還是根據(jù)經(jīng)驗(yàn),特別是主、從動(dòng)齒輪均采用兩端圓錐滾子軸承支撐的城市軌道交通齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)常認(rèn)為齒輪副兩軸線平行度非常好,不易出現(xiàn)嚙合偏載,因此經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為該類(lèi)傳動(dòng)系統(tǒng)僅需要在主動(dòng)齒輪上采用齒向鼓形修形即可使齒面接觸均勻。

本文以某軌道交通齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為例,建立了Romax傳動(dòng)系統(tǒng)仿真模型,綜合考慮了齒輪輪齒修形、軸系變形、軸承剛度、軸承游隙等因素對(duì)齒輪嚙合狀態(tài)的影響,通過(guò)齒面接觸分析,發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)齒輪僅采用鼓形修形存在著偏載現(xiàn)象,并提出了齒輪修形優(yōu)化方案。通過(guò)加載試驗(yàn),驗(yàn)證了采用增加齒向斜度修形優(yōu)化方案后,齒輪齒面接觸均勻,可避免齒輪偏載。

1 設(shè)計(jì)輸入

1.1 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

軌道交通齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、大小軸承、車(chē)軸和箱體等組成[2]。主動(dòng)齒輪通過(guò)小軸承兩端支撐,從動(dòng)齒輪過(guò)盈裝配在車(chē)軸上,電機(jī)扭矩通過(guò)主動(dòng)齒輪傳遞到從動(dòng)齒輪,最后由車(chē)軸輸出,如圖1所示。

圖1 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)

1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)

軌道交通齒輪采用一級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng),啟動(dòng)扭矩、電機(jī)功率、傳動(dòng)比等傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)具體如表1所示。……