2018年齿轮行业分析报告
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2021年2月第49卷第4期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSFeb 2021Vol 49No 4DOI:10.3969/j issn 1001-3881 2021 04 035本文引用格式:杨树峰,王晓鹏,陈超,等.高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势[J].机床与液压,2021,49(4):173-179.YANGShufeng,WANGXiaopeng,CHENChao,etal.Researchstatusandtrendofgearboxdesignforhigh⁃speedEMU[J].MachineTool&Hydraulics,2021,49(4):173-179.收稿日期:2019-10-10基金项目:国家重点研发计划(2018YFB2001700)作者简介:杨树峰(1986 ),男,博士研究生,研究方向为齿轮传动技术㊂E-mail:yangshufeng8610@163 com㊂通信作者:刘世军(1962 ),男,硕士,研究员,博士生导师,主要研究方向为齿轮传动㊂E-mail:Lsj769@163 com㊂高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势杨树峰1,2,王晓鹏1,陈超1,刘世军1(1 郑州机械研究所有限公司,河南郑州450052,2 中原工学院机电学院,河南郑州450007)摘要:齿轮箱是高速动车组动力转向架的核心部件,其性能直接影响运行的安全可靠性㊂介绍了目前国内高速动车组齿轮箱结构及安装方式㊂根据齿轮箱的结构,分别从齿轮㊁支架㊁箱体㊁润滑密封等方面描述了国内外高速动车组齿轮箱设计方法的研究现状及存在的问题㊂提出了后期应重点针对齿轮箱的造型设计㊁故障诊断与健康管理和极端环境下的产品性能等方面开展相关研究,为深入研究高速动车组齿轮箱提供了参考㊂关键词:高速动车组;齿轮箱;设计方法;研究现状中图分类号:U260 332ResearchStatusandTrendofGearboxDesignforHigh-speedEMUYANGShufeng1,2,WANGXiaopeng1,CHENChao1,LIUShijun1(1 ZhengzhouResearchInstituteofMechanicalEngineeringCo.,Ltd.,ZhengzhouHenan450052,China;2 SchoolofMechanicalEngineering,ZhongyuanUniversityofTechnology,ZhengzhouHenan450007,China)Abstract:Gearboxisthecorecomponentofhigh-speedEMUpowerbogie,itsperformancedirectlyaffectsthesafetyandrelia⁃bilityofoperation.Thestructureandinstallationofthegearboxofhigh-speedEMUindomesticwasintroduced.Accordingtothestructureofthegearbox,theresearchstatusandexistingproblemsofthegearboxdesignmethodofthehigh-speedEMUathomeandabroadweredescribedfromtheaspectsofgear,bracket,box,lubricationandsealing.Itwasproposedthattheresearchshouldfocusontheshapedesign,faultdiagnosisandhealthmanagementofthegearboxandtheproductperformanceinextremeenvironment.Itprovidesreferenceforthein⁃depthstudyofhigh⁃speedEMUgearbox.Keywords:High⁃speedEMU;Gearbox;Designmethod;Researchstatus0㊀前言1964年,世界上首条高速铁路 东海道新干线投入运营,列车运行时速高达210km,产生巨大的轰动效应㊂近半个多世纪,世界各国都在努力进行铁路技术装备和现代化管理的研究,高速铁路技术取得突破性进展㊂我国于2004年开始从川崎重工㊁庞巴迪等公司引进并合作生产高速动车组,研究出适合我国的CRH1㊁CRH2㊁CRH3和CRH5型系列动车组㊂2008年,我国第一条高速铁路 京津城际铁路开始运营,2010年拥有完全自主知识产权的CRH380A㊁CRH380B型动车开始运行,实现了由仿制向创造㊁从摸索到突破的复兴之路,使我国成为了高铁里程数最长的国家㊂高铁的舒适㊁便捷㊁高效㊁准时等优势已经深入民心,但是,我国对高速重载牵引齿轮箱的研究起步较晚,整体水平与发达国家相比还有较大差距,因此,在动车组齿轮传动技术等方面还需参照国外的相关标准进行设计㊂高速动车组齿轮箱是动车组列车的动力驱动核心部件,也是保证列车正常运行的关键零部件㊂由于列车运行速度快,需面对高温高寒㊁潮湿㊁沙尘多等极端恶劣的运行环境,对齿轮箱的设计提出了更高的要求,特别是在齿轮抗载荷㊁齿间啮合㊁润滑㊁箱体强度㊁密封等方面㊂目前,小空间㊁轻量化㊁高功率密度[1]已经成为齿轮箱的设计趋势㊂1㊀高速动车组齿轮箱结构根据车型的不同,齿轮箱安装方式及传动方式也不相同,具体统计见表1㊂齿轮箱将牵引电机的转矩传递给轮轴,齿轮箱内包括小齿轮轴,它与一个直接安装在车轴上的齿轮箱相啮合,其传动方式分为斜齿轮传动和锥齿轮转动2种㊂齿轮箱的箱体由直接安装在轮轴上的圆锥滚柱轴承支承㊂平衡杆安装在转向架和齿轮箱之间,用于承受作用在齿轮箱上的各种扭矩载荷,包括由牵引和制动引起的负荷㊁转矩振动和牵引电机短路引起的转矩振动[2]㊂表1㊀高速动车组齿轮箱汇总序号实用车型传动方式安装方式模型1CRH1CRH2CRH380A斜齿轮传动平衡杆吊装2CRH5锥齿轮传动平衡杆横装3CRH3CRH380B斜齿轮传动C形托架2 高速动车组齿轮箱设计研究现状2 1㊀齿轮设计高速重载齿轮传动在高速轧机㊁高速列车及航空发动机等中得到广泛应用,运行中需承受较高的载荷,运行速度高,工况相对复杂㊂因此,对高速重载齿轮传动进行非线性动力学㊁计算机辅助工程㊁制造系统工程等基础理论研究尤为迫切㊂高铁齿轮箱采用一级渐开线齿轮传动方式,在设计齿轮的过程中充分考虑因轮齿时变啮合刚度㊁齿侧间隙和传递误差等非线性因素引起的传动不稳定现象,对高速重载齿轮传动的稳定性展开研究㊂大连理工大学的学者根据齿轮传动中出现的非线性动力学现象,如混沌和分岔现象[3],结合高速动车牵引齿轮箱的特点,建立斜齿轮-扭-轴非线性动力学模型,采用定性和定量的方法,研究了激励频率㊁啮合阻尼和齿侧间隙对系统产生混沌和分岔的规律和机制㊂西南交通大学的学者采用集中参数法建立基于多种非线性因素的齿轮系统动力学模型[4],研究了齿轮传动系统在内㊁外部激励作用下的轮齿间啮合力传递及变化规律㊂以上对动力学模型的分析是基于理论研究的,缺乏实验性的验证㊂传动模型的精确建模是进行齿轮啮合研究的基础,通过对齿轮各曲线方程的推导,根据齿轮空间啮合原理,完成动车组齿轮箱斜齿轮对模型的精确装配[5]㊂有学者基于VisualC++和SolidWorks,利用MFC类型库对列车牵引齿轮进行参数化设计,实现了模型的设计㊁建模㊁装配一体化设计[6]㊂由于高速列车传动齿轮的制造和装配误差的影响,以及齿轮基节误差的作用,导致齿面载荷突变㊁啮入和啮出位置载荷集中等现象,需进行齿面修形研究㊂在齿廓修形研究中,主要针对主动轮齿顶㊁齿根的变形量和长度等参数展开研究[7-8],可结合啮合理论和实际工况对齿轮修形量进行计算㊂有学者根据齿轮在啮合过程中齿轮副的热弹变形[9-10],对斜齿轮采用直修形的方式,研究齿轮修形曲线,并运用VB及ANSYS/APDL语言编制了一套基于热弹变形的齿轮修形软件,实现齿轮修形的可视化操作[11]㊂在齿向修形研究中,郑州机械研究所团队针对动车组传动齿轮副触底误差及齿面载荷分布不均的问题,通过将小齿轮直线修形㊁鼓形修形和大齿轮的螺旋角修形相结合的方式[12],使传递误差减少26 42%,线载荷减小43 64%,使齿面接触区域分布更加合理;LIU和PARKER[13]考虑齿轮动载荷分布㊁时变啮合刚度和齿廓修形等因素的影响,建立了齿轮非线性分析模型,研究了齿廓修形对多啮合齿轮系统振动响应的影响规律㊂陈思雨等[14]利用准静态接触下的有限元计算方法得到不同修形量的啮合刚度和静态传递误差,研究不同齿廓修形量和修形长度对齿轮动态行为的影响,并提出根据W齿轮副的振动幅值及动态因子来确定最佳的修形参数,使齿轮副啮合的接触斑点㊁齿面线载荷分布以及传递误差明显降低,㊃471㊃机床与液压第49卷传动更加平稳㊂2 2㊀轴承选型齿轮箱轴承为高速轨道列车运行的支撑部件,运行中承受极大的轴向载荷及径向载荷,其性能的稳定性及寿命直接影响动车组运行安全㊂目前,高速轨道列车所需的电机轴承㊁齿轮箱轴承㊁轮轴轴承全部被瑞典SKF㊁德国FAG㊁日本NTN等国外知名厂商垄断[15]㊂由表1可知,CRH1和CRH3系列均采用一级斜齿轮传动,如图1所示,输入轴上装有1个四点接触球轴承和2个圆柱滚子轴承[16]㊂四点接触球轴承承受轴向载荷,与轴承座内圈采用间隙配合;圆柱滚子轴承承受径向载荷,采用过渡配合的方式装入轴承座㊂输出轴采用圆锥滚子轴承面对面布置㊂CRH5型高速动车组采用一级锥齿轮传动方式,如图2所示,输入轴上同样安装有1个四点接触球轴承和2个圆柱滚子轴承;输出轴上安装有圆锥滚子轴承和双列圆锥滚子轴承[17]㊂圆锥滚子轴承可承受较高的轴向力,安装后可通过调整轴向游隙提高轴承的旋转精度和承载能力[18]㊂图1㊀一级斜齿轮传动图2㊀一级锥齿轮传动2 3㊀支架设计目前,高速列车采用的齿轮箱安装方式主要有齿轮箱吊杆和C形支架2种吊挂方式,其结构简图分别如图3㊁图4所示,在悬架连接处都安装有弹簧橡胶模块,该模块既可以较好地承受载荷,也可在弹簧失效时起到一定的承载作用㊂图3㊀吊杆吊装简图㊀㊀㊀图4㊀C形支架吊装简图HOLZAPFEL和BASSMANN[19]在吊杆支架的基础上研制出C形支架㊂相比于吊杆吊挂,C形支架使受力分散到2个位置,更加可靠㊂目前,以CRH2㊁CRH380A为代表的日系动车组均采用了吊杆吊挂式安装,以CRH3㊁CRH380B为代表的德系动车组则采用了C形支架安装方式,2种安装方式均属于弹性安装㊂有学者分别计算了不同齿轮箱安装方式对车辆动力学性能的影响,在低速状态下吊杆吊挂方式振动加速度更小,但在350km/h以上时,C形支架表现更佳[20-23]㊂2 4㊀箱体研究随着高速动车组向高可靠㊁高速㊁舒适等趋势发展,对齿轮箱提出了更高的要求㊂箱体作为齿轮箱的支撑件,其稳定性㊁安全性直接影响动车行业的发展㊂目前,箱体均采用铝合金铸造成型,箱体结构的高强度㊁轻质化一直是箱体的发展方向㊂(1)箱体CAE分析学者们分别从模态分析㊁静力学分析㊁谐响应分析等方面对箱体强度进行研究[24],根据箱体存在的应力集中现象,提出箱体改进方案[20],采用等损伤准则[25]㊁Steinberg积累损伤三区间法[26]等方法对箱体进行疲劳寿命的评估㊂针对出现故障裂纹的箱体,采用金相检测和实际测试的实验方法进行研究[27-28],指出箱体固有频率与轨道激励在低频存在共振现象,为箱体的改进指明方向㊂(2)箱体优化设计在箱体轻量化方面,学者们以体积最小为目标函数[29],采用灵敏度分析法和物理规划法,对箱体进行稳健优化分析;利用HyperMesh软件中的拓扑和形状优化功能对箱体进行优化设计[30],降低最大变形量和等效应力;以容差和优质率为目标函数[31],采用模糊理论与容差多面体法对箱体装配尺寸链进行优化㊂2 5㊀密封及润滑的研究高速动车组驱动齿轮箱的密封设计技术至关重要,密封性能的优劣直接影响到齿轮箱零部件的使用寿命以及高速动车组运行的安全性和可靠性㊂为了保证齿轮箱的高效工作,其传动轴的轴端通常采用非接触式迷宫密封㊂2 5 1㊀密封性能研究(1)迷宫密封结构㊂为了增强迷宫密封的性能,学者们提出了不同的方案:①分别设置阶梯密封外环和内环[32];②在轴两侧的油路设置2-3道内装有带切口的涨圈的环形槽[33];③将内挡油环的外环面处理成超疏油膜层,将外挡油环的外环面处理成超疏水膜层[34];④增加径向密封以及轴向密封的长度间隙比[35];⑤将密封齿齿形锐化(减小夹角和齿顶长㊃571㊃第4期杨树峰等:高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势㊀㊀㊀度)[36];⑥将迷宫密封更改为阶梯式迷宫密封,减小密封间隙,增加密封空腔[37]㊂通过采用不同的结构方案,阻止箱体内润滑油泄漏以及外界水分㊁杂质进入箱体㊂(2)密封数值模拟㊂学者们主要采用了数值模拟和实验研究相结合的方式进行密封数值模拟,裘雪玲[38]从不同压比㊁密封齿顶间隙㊁进气预旋等方面对泄漏量进行研究;田华军等[39]从密封齿的节流间隙尺寸㊁齿间回油效果㊁齿尖厚度等方面展开研究;还有学者研究空腔数量和深度[40-41]㊁进出口压差㊁转速[42]对泄漏系数的影响㊂2 5 2㊀润滑性能研究国内高速动车齿轮箱齿轮油一般是选用设备说明书上推荐的品牌及型号,但是由于受到运行环境及复杂工况的影响,有时需要根据齿轮载荷㊁摩擦副相对速度㊁工作温度等参数选取[43]㊂有学者通过在齿轮油中添加TiO2[44]或者钼元素[45]来提高齿轮油的抗载和耐磨性能㊂齿轮油在不同转速和载荷下表现出的摩擦特性也不同[46],刘杰等人[47]提出了有效润滑油量的概念,并探讨与浸油深度㊁大齿轮转速的关系,当齿轮啮合线速度为35m/s时,搅油损失急剧增大[48],中车的高军团队通过实验方法对齿轮油中的硫添加剂[49]和换油周期[50]进行了研究㊂2 6㊀齿轮箱性能研究动车组齿轮箱传动系统性能一直是研究重点,目前主要采用仿真实验和在线监测的方式来评估齿轮箱性能㊂(1)在仿真实验方面,研究人员将齿轮箱温度㊁振动[51]㊁噪声[52]㊁传动效率㊁可靠性为评价指标,采用定性㊁定量的筛选方法,开发了动车组齿轮传动性能综合评价软件[53]㊂有学者针对运行中存在的负压现象,研制了相关实验设备[54],以验证箱体性能㊂(2)在在线监测方面,有学者通过研究齿轮油中铁元素性能的退化数据[55],建立了齿轮箱的性能评价方法;学者还研制了基于涡流技术的非接触探伤仪[56];张伟伟[57]设计了基于光纤布拉格(Bragg)光栅传感器的动车组齿轮箱的实时振动监测系统;邓晓宇[58]根据检测数据和非参数的核密度估计方法,建立 齿轮箱振动阈值数据库 与 齿轮系统故障特征频率库 ,确保齿轮箱的安全运行㊂3㊀高速动车组齿轮箱的展望随着我国铁路行业的不断发展,高速动车组运行将呈现 高速㊁重载㊁全天候 的特点[59],而机车驱动系统为适应这些特点,向高速㊁大功率方向发展成为必然趋势,所以必然对齿轮箱的结构㊁承载能力㊁润滑系统及抗胶合㊁振动能力提出更高的要求㊂因此,结合我国高速动车组齿轮箱传动系统的发展现状[60],应从以下几方面加大研究力度:(1)应对高速动车组齿轮箱齿轮从结构设计㊁参数优化㊁动力学性能分析等方面进行创新性研究,开发出适合我国现状的传动齿轮㊂同时,在日常的维修㊁故障解决中及时总结经验,在设计中加以改进,防患于未然㊂(2)目前国内减速机箱体依旧沿用国外的结构,缺乏工业设计㊁艺术设计角度的创新,应该用人机交互等新的设计方法对箱体外观进行研究㊂(3)关于高速动车组列车齿轮箱在线监测㊁故障诊断技术方面的研究还不够深入,难以建立产品的故障诊断与健康管理系统,核心的振动机制研究和故障特征的提取及其对应的信号分析方法都有待深入研究㊂(4)针对高速动车组齿轮箱在极端㊁恶劣环境中运行的研究不够深入,运行中齿轮箱外围气压为瞬态㊁交替变化,导致齿轮箱内气液流场比较复杂㊂用于齿轮箱运行过程相关仿真及实验的设备比较缺失㊂在齿轮箱轻量化设计制造㊁润滑密封㊁高可靠性等方面应重点攻关㊂4㊀结束语高速动车组齿轮箱的设计是一项系统工程,我国对高速重载牵引齿轮箱的研究起步较晚,整体水平与发达国家相比还有较大差距㊂本文作者从高速动车组齿轮箱的结构出发,在齿轮㊁轴承㊁支架㊁箱体㊁密封润滑等方面综述了国内外的研究现状,最后从齿轮设计制造㊁箱体外观设计㊁在线检测㊁极端场合等方面展望了齿轮箱未来的研究方向㊂参考文献:[1]高小平.高速动车齿轮箱产品开发中的计算仿真应用[J].轨道交通装备与技术,2015(5):1-4.GAOXP.ApplicationofcomputationalsimulationinthedevelopmentofgearboxesforhighspeedEMUs[J].RailTransportationEquipmentandTechnology,2015(5):1-4.[2]王伯铭.高速动车组总体及转向架[M].2版.成都:西南交通大学出版社,2014:242-253.[3]褚衍顺.高速重载齿轮传动系统稳定性研究[D].大连:大连理工大学,2012.CHUYS.Studyonstabilityofhighspeed&heavyloadgeartrain[D].Dalian:DalianUniversityofTechnology,2012.[4]全克博.CRH2型动车组齿轮系统动力学特性分析[D].成都:西南交通大学,2015.QUANKB.ThedynamicsanalysisofCRH2multipleunitsgearsystem[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2015.[5]杨萌.高速列车传动系统齿轮可靠性建模研究[D].北㊃671㊃机床与液压第49卷京:北京交通大学,2014.YANGM.Researchonreliabilitymodelingofthetransmis⁃siongearsinthehighspeedtrain[D].Beijing:BeijingJiao⁃tongUniversity,2014.[6]曹从庆.机车车辆齿轮参数化CAD系统研究[D].成都:西南交通大学,2012.CAOCQ.ResearchonaparameterizedCADsystemforthevehiclegear[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2012.[7]黄琦.高速列车传动齿轮齿廓修形及箱体优化设计[D].大连:大连理工大学,2012.HUANGQ.Researchongearprofilemodificationandtheoptimizationdesignforgearboxofhigh⁃speedtraindrivesystem[D].Dalian:DalianUniversityofTechnology,2012.[8]HUZH,TANGJY,ZHONGJ,etal.Effectsoftoothprofilemodificationondynamicresponsesofahighspeedgear⁃ro⁃tor⁃bearingsystem[J].MechanicalSystemsandSignalPro⁃cessing,2016,76/77:294-318.[9]李绍彬.高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究[D].重庆:重庆大学,2004.LISB.Studyoncoupledthermo⁃elasticdeformationandnonlineardynamicemulateabouthigh⁃speed,heavy⁃loadgeartransmissionssystem[D].Chongqing:ChongqingUni⁃versity,2004.[10]姚阳迪.基于热弹变形的高速重载齿轮修形研究[D].重庆:重庆大学,2010.YAOYD.Modificationresearchofhigh⁃speedandheavy⁃loadgearbasedonthermo⁃elasticdeformation[D].Chongqing:ChongqingUniversity,2010.[11]杨玉良.斜齿轮系统热弹耦合及修形减振研究[D].大连:大连理工大学,2016.YANGYL.Researchonthermo⁃elasticcouplingandvi⁃brationdampingwithmodificationofhelicalgearsystem[D].Dalian:DalianUniversityofTechnology,2016.[12]范乃则,田华军,裴帮,等.基于KISSsoft动车组传动齿轮修形优化设计[J].机械传动,2017,41(3):83-87.FANNZ,TIANHJ,PEIB,etal.Modificationandopti⁃mizationdesignofmotortrainunittransmissiongearbasedonKISSsoft[J].JournalofMechanicalTransmission,2017,41(3):83-87.[13]LIUG,PARKERRG.Dynamicmodelingandanalysisoftoothprofilemodificationformultimeshgearvibration[J].JournalofMechanicalDesign,2008,130(12):121402.[14]陈思雨,唐进元,王志伟,等.修形对齿轮系统动力学特性的影响规律[J].机械工程学报,2014,50(13):59-65.CHENSY,TANGJY,WANGZW,etal.Effectofmodi⁃ficationondynamiccharacteristicsofgeartransmissionssystem[J].JournalofMechanicalEngineering,2014,50(13):59-65.[15]张亨飏.高速动车轴承试验台的开发与研究[D].长春:吉林大学,2017.ZHANGHY.Designandresearchonthetestrigofhigh⁃speedrailwayrollingbearings[D].Changchun:JilinUni⁃versity,2017.[16]吴成攀,阙红波,王本涛,等.典型动车组齿轮箱轴承的计算[C]//铁路车辆轮轴技术交流会论文集.大连,2016:107-112.[17]李春蕾,吴承攀,赵艳英,等.标准动车组齿轮箱轴承的选型及开发[C]//铁路车辆轮轴技术交流会论文集.大连:中国铁道学会,2016.[18]刘志恒,张红军.轴箱轴承轴向自由间隙对机车动力学影响分析[J].铁道学报,2006,28(2):48-52.LIUZH,ZHANGHJ.Influenceofaxialfreeclearancesofaxleboxbearingsonlocomotivedynamics[J].JournaloftheChinaRailwaySociety,2006,28(2):48-52.[19]HOLZAPFELM,BASSMANNT.Designinghigh⁃perform⁃ancedrivesfor350km/hhigh⁃speedtrainoperation[J].RailEngineeringInternational,2005,6(4):201-206.[20]胡伟钢,刘志明,李强,等.高速列车齿轮箱载荷识别方法研究[J].铁道学报,2020,42(12):50-57.HUWG,LIUZM,LIQ,etal.Loadidentificationmethodforhigh⁃speedtraingearbox[J].JournaloftheChinaRail⁃waySociety,2020,42(12):50-57.[21]刘杰,刘世军,郭熛,等.基于有限元的高铁齿轮箱箱体载荷计算与结构分析[J].机械传动,2016,40(2):77-81.LIUJ,LIUSJ,GUOB,etal.StructuralanalysisandloadcalculationofCRH380high⁃speedrailgearboxbasedonfiniteelement[J].JournalofMechanicalTransmission,2016,40(2):77-81.[22]YANGJW,YANGMH,LIX,etal.Strengthanalysisandexperimentofhighspeedrailwaygearboxbracket[J].TheOpenMechanicalEngineeringJournal,2015,9(1):266-270.[23]李众.高速动车组转向架齿轮箱安装方式研究[D].成都:西南交通大学,2017.LIZ.Researchoninstallationmethodofgearboxforhigh⁃speedtrains[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2017.[24]王富民,李捷,杨建伟,等.地铁齿轮箱箱体模态及谐响应分析[J].机械传动,2015,39(9):146-150.WANGFM,LIJ,YANGJW,etal.Modalandharmonicresponseanalysisofsubwaygearboxhousing[J].JournalofMechanicalTransmission,2015,39(9):146-150.[25]袁文东.标准动车组齿轮箱箱体强度分析与寿命预测[D].北京:北京交通大学,2016.YUANWD.Analysisonthestrengthandfatigue⁃lifepre⁃dictionofstandardhigh⁃speedEMUgearboxhousing[D].Beijing:BeijingJiaotongUniversity,2016.㊃771㊃第4期杨树峰等:高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势㊀㊀㊀[26]潘红明.基于三区间法的高速动车组齿轮箱体疲劳寿命研究[D].成都:西南交通大学,2016.PANHM.Studyongearboxfatiguelifeanalysisbystein⁃bergmethod[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2016.[27]HUWG,LIUZM,LIUDK,etal.Fatiguefailureanalysisofhighspeedtraingearboxhousings[J].EngineeringFail⁃ureAnalysis,2017,73:57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齿轮泵的振动分析及解决办法黄齐凯发表时间:2018-04-16T15:47:28.297Z 来源:《电力设备》2017年第31期作者:黄齐凯[导读] 摘要:主要介绍齿轮泵在日常的使用过程中常见的故障情况,并根据原因分析提出了解决办法。
为日常的生产维护提供了便利。
(天津蓝巢电力检修有限公司陕西黄陵项目部 300380)摘要:主要介绍齿轮泵在日常的使用过程中常见的故障情况,并根据原因分析提出了解决办法。
为日常的生产维护提供了便利。
关键词:齿轮泵振动故障分析1、齿轮泵的结构及工作原理齿轮泵主要应用于化工与工业等众多场合中,起到增压、计量、输送和抽吸流体的作用。
齿轮泵分为内啮合和外啮合两种结构,黄陵矿业2×300MW机组中风机油站用齿轮泵为KCB型,属于外啮合齿轮泵在火力发电厂中齿轮泵被应用在各大风机油站输送润滑介质。
齿轮泵在输送润滑介质的过程中是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。
齿轮泵主要有主动齿轮、从动齿轮、泵体、泵盖、安全阀、轴端密封等组成。
泵体、泵盖和齿轮构成的空间就是齿轮泵的工作腔。
两个齿轮的轮轴分别装在泵两侧端盖上的轴承孔内,主动齿轮的轮轴一端伸出泵体,配以连轴器由电机驱动。
运转时由主动轴带动从动轴旋转,使油液从吸入口吸入,随着旋转当两个齿轮的轮齿逐渐分开时,吸入式的容积增大,压力降低,便将吸入口内的油液吸入泵体内,齿轮的不断旋转使吸入的油液不断的被挤往出油口,从而油液被排入油管路中。
泵体上装有安全阀起超载保护作用,安全阀的全回流压力为泵额定排除压力的1.5倍,当排出的压力超过规定压力时,输送液体可以自动顶开安全阀,使高压液体返回吸入口。
也可在允许排出压力范围内根据实际需要另外调整。
但注意本安全阀不能作减压阀的长期工作,需要时可在管路上另行安装。
KCB系列齿轮油泵的主传动齿轮是斜齿园柱齿轮,而我们现场的齿轮泵主传动齿轮是四个斜齿轮组成的人字形齿轮组全系列齿轮油泵是用三爪式弹性联轴器与电动机组成的热油泵机组。
2018年成都产业结构情况及产业转移分析:成都优先承接发展这19个产业(附详细名单)2018-11-27 15:43中商情报⽹讯:据统计局数据显⽰:2018年前三季度,成都市经济运⾏总体平稳、稳中提质,主要经济指标保持稳定增长,经济迈向⾼质量发展态势逐步显现,产业转型升级持续推进,对外开放⽔平显著提⾼,民⽣福祉明显改善。
前三季度,全市实现地区⽣产总值10803.1亿元,按可⽐价格计算,⽐上年同期增长8.1%(下同),增速⾼于全国1.4个百分点,与全省持平。
其中,第⼀产业实现增加值412.5亿元,增长3.8%;第⼆产业实现增加值4505.0亿元,增长7.1%;第三产业实现增加值5885.6亿元,增长9.1%。
数据来源:中商产业研究院⼤数据库前三季度成都市⾼质量发展稳步迈进新经济新动能加快培育发展质效明显提升。
全市主动适应⾼质量发展要求,全⾯反映⾼质量发展进程,探索建⽴“成都市⾼质量发展指标评价指标体系”。
经济基本⾯保持稳定,地区⽣产总值增速已连续7个季度保持在8.0%以上。
财政收⼊质优速稳,前三季度,成都全市完成公共预算收⼊1101.0亿元,增长12.6%。
其中,税收收⼊完成816.3亿元,增长17.2%,占⼀般公共预算收⼊⽐重提⾼到74.1%。
企业效益明显改善,1-8⽉,规模以上服务业企业营业利润增长19.6%,增速同⽐提⾼16.1个百分点。
单位能耗持续降低,规模以上⼯业综合能耗下降11.1%,六⼤⾼耗能⾏业综合能耗下降14.2%。
经济结构调整成效明显。
产业结构优化升级,前三季度,成都三次产业结构为3.8:41.7:54.5,其中服务业占地区⽣产总值的⽐重同⽐提⾼0.9个百分点。
投资结构不断优化,固定资产投资同⼝径同⽐(下同)增长10.1%。
其中,⾼技术制造业投资占全部投资⽐重达9.3%。
供给侧结构性改⾰持续深⼊产业升级步伐明显加快供给侧结构性改⾰成效明显。
企业经营成本和杠杆率降低,1-8⽉,规模以上⼯业企业每百元营业收⼊中的成本为83元,同⽐减少0.3元。
减速器结构分析实验报告1. 引言减速器是机械传动系统中常见的元件,用于将高速旋转运动转化为较低速度和较大扭矩的运动。
在本次实验中,我们将对一种减速器的结构进行分析,并研究其工作原理和性能特点。
2. 实验目的本实验的主要目的是通过对减速器结构的分析,深入了解减速器的工作原理和结构特点,为后续的设计和应用提供理论依据。
3. 实验装置与方法3.1 实验装置本次实验使用的减速器为某型号的行星齿轮减速器,其结构包括外齿轮、内齿轮和行星齿轮等部分。
3.2 实验方法 1. 首先,将减速器的各个部件进行拆解,并记录下各个部件的尺寸和材料。
2. 接下来,使用数控机床对各个部件进行加工,确保其尺寸和形状的精确度。
3. 在装配过程中,需要注意各个部件的配合间隙和装配顺序,避免因装配不当而影响减速器的工作效果。
4. 最后,对装配好的减速器进行测试,并记录下其运行过程中的扭矩和转速等数据。
4. 实验结果与分析通过对减速器的测试,我们得到了减速器在不同负载下的扭矩和转速数据。
根据这些数据,我们可以绘制出减速器的扭矩-转速曲线,并进一步分析减速器的性能特点。
根据分析,我们可以发现减速器在高负载下扭矩较大,但转速较低;而在低负载下扭矩较小,但转速较高。
这是由于减速器的结构特点所决定的,行星齿轮的存在可以有效地增大减速器的输出扭矩。
此外,我们还可以通过对减速器结构的分析,了解到减速器在工作过程中可能存在的问题,例如齿轮的磨损和间隙的增大等。
这些问题可能会降低减速器的工作效率和寿命,因此我们需要定期进行维护和检修。
5. 结论通过本次实验,我们对减速器的结构和工作原理有了更深入的了解。
减速器作为机械传动系统中的重要元件,具有较大的应用前景。
在实际应用中,我们需要根据具体的工作要求和环境条件,选择合适的减速器类型,并进行合理的维护和保养,以确保其正常工作和延长使用寿命。
6. 参考文献•Smith, J. K. (2018). Gear design simplified. CRC Press.•Chen, C., & Yang, L. (2019). A new method for precise modeling and analysis of planetary gear trains. Mechanism and Machine Theory, 133, 531-551.以上是对减速器结构分析实验的简要报告,希望能为读者提供一定的参考和启示。
风电机组齿轮箱磨损案例分析风电机组齿轮箱作为传动机构,对风力发电起着极其重要的作用。
通过油液监测技术可以监控风电机组齿轮箱的润滑状态和磨损状态,之后通过内窥镜检查验证该齿轮箱的磨损程度。
油液监测技术通过对风电机组设备摩擦副的润滑状态和磨损状态进行定期跟踪监控,可以有效地评判在用润滑油的性能状况和预防设备磨损故障隐患[1]。
工业内窥镜检查是预警式维护,对维修时间的推断是非常有效的,将其和油液监测相结合更直观了解设备内部磨损情况,为设备维修提供决策支持。
1风电机组齿轮箱结构及工作原理1.1结构组成一般的双馈型风电机组齿轮箱采用一级行星二级平行结构,主体结构包括法兰,中箱体,后箱体和输出齿轮;变速机构包括第1~4级齿轮、行星轮和太阳轮。
1.2工作原理风轮叶片在风的作用下带动主轴转动,扭转的主轴(低速轴)传递风轮扭矩到齿轮箱的一级行星齿轮,一级行星齿轮通过二级平行轴齿轮传递扭转,使低转速大扭矩载荷转化为高转速低扭矩载荷,便于发电机的吸收;最后电机轴(高速轴)上的扭矩通过切割电磁形成电能,完成风能→机械能→电能的转化[2]。
2油液监测诊断标准风电机组齿轮箱起增速作用,运行时载荷多变,易发生故障,通过油液监测技术监控机组齿轮箱磨损状态;油液监测分析诊断结论一般分为3个等级,分别为正常、注意和报警。
(1)“正常”是指在用润滑油各项指标均在标准规定的正常值范围内,可以满足设备润滑要求,且设备润滑、磨损状态均良好。
(2)“注意”是指在用润滑油一项或多项指标超出正常值范围、油品不能完全满足设备润滑要求,设备润滑、磨损状态可能存在故障隐患,宜引起现场关注,并要求现场在必要时采取取样复检、加强巡视等措施。
(3)“报警”是指在用润滑油一项或多项指标经连续多次检测值均在标准规定的报警值范围内,油品劣化明显,已无法满足设备润滑要求。
设备运行存在故障隐患,需采取更换润滑油、部件检修等维护措施。
为避免取样不规范等干扰因素影响判别结论的准确性,对于首次检测到“报警”值的样品,一般应至少取样复检一次再进行确认(排除取样环节可能的干扰因素),报告给出复检结论后应在一个月内完成取样复检。
蚌埠学院本科毕业设计(论文)开题报告
机械与车辆工程学院201
8
届
机械设计制造及其自动化专业2014级
普招
班
注:⑴开题报告由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,外语专业的开题报告必须用相应的语种写作。
⑵开题报告须经指导教师审阅并签字后才能生效。
⑶本表作为毕业设计(论文)的附件材料,装入学生毕业设计(论文)袋。
⑷各学院可根据专业特点,自行拟定本表中开题报告的写作提纲,修订后报教务处备案并上传本教学单位网站以供学生下载。
⑸开题报告的写作字数、参考文献篇数以及写作格式等要求,各学院可参照兄弟院校同类专业的要求自行确定,并在本教学单位制定本科毕业设计(论文)开题报告格式模板中予以明示.。
10.16638/ki.1671-7988.2018.17.044基于Romax的齿轮精度对传动误差影响的仿真分析卢西山,李丹,张标(安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥230022)摘要:Romax是一款广泛应用于的汽车变速器领域且功能强大的计算仿真软件,主要用于变速器机械零件(齿轮、轴、轴承等)的参数设计、强度计算及性能仿真优化。
文章借助Romax软件,就某变速器档位齿轮精度对于齿轮副传动误差的影响进行仿真分析,为设计优化及降低成本提供依据。
关键词:汽车变速器;齿轮精度;传动误差(TE)中图分类号:U462 文献标识码:B 文章编号:1671-7988(2018)17-132-03Simulation On Influence Of Transmission Error From Gear Accuracy Base On RomaxLu Xishan, Li Dan, Zhang Biao( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230022 )Abstract:Romax is very useful simulation software using in vehicle transmission field, which is used for parameter calculation, strength calculation and optimization design of gears, shafts, bearings and so on. This paper calculate and simulate the transmission error of gear pairs based on Romax, which using in some kind of vehicle transmission, therefore, optimizing design and costing reduction.Keywords: Vehicle Transmission; Gear accuracy; Transmission Error(TE)CLC NO.: U462 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)17-132-03前言齿轮是汽车变速器中的核心零部件。
2018年齿轮行业分析
报告
2018年11月
目 录
一、行业监管 ...................................................................................... 4
1、行业主管部门 .................................................................................................... 4
2、主要法律法规及产业政策 ................................................................................ 5
二、行业概况 ...................................................................................... 6
1、齿轮、齿条等传动部件定义 ............................................................................ 6
2、行业整体规模 .................................................................................................... 7
3、行业发展概况 .................................................................................................... 8
4、行业发展前景和趋势 ...................................................................................... 11
(1)产品多样化 ............................................................................................................... 12
(2)企业生产方式变革加快 ........................................................................................... 13
(3)零部件制造企业将迅速发展 ................................................................................... 13
(4)技术创新将成为企业竞争焦点 ............................................................................... 13
(5)齿轮行业结构调整趋于加快 ................................................................................... 13
三、行业上下游的关系 ..................................................................... 14
1、行业上游情况 .................................................................................................. 14
2、行业下游情况 .................................................................................................. 15
四、影响行业发展的因素 ................................................................. 15
1、有利因素 .......................................................................................................... 15
(1)国家政策支持 ........................................................................................................... 15
(2)齿轮应用广泛,下游需求旺盛 ............................................................................... 17
(3)机器人行业发展的重大机遇 ................................................................................... 17
(4)国际产业转移和重组机遇 ....................................................................................... 18
2、不利因素 .......................................................................................................... 19
(1)对高档齿轮产品的研发和生产能力不足,进口规模不断扩大 ........................... 19
一、行业监管
1、行业主管部门
齿轮及齿轮减、变速箱制造业的行政主管部门是国家发展与改革
委员会(简称“国家发改委”),其主要职责是会同相关部门组织拟订
综合性发展战略和产业政策,负责协调和平衡相关发展规划和重大政
策。齿轮行业的自律性组织为中国机械通用零部件工业协会齿轮分会
(CGMA),隶属于中国机械通用零部件工业协会(CMCA)。
中国机械通用零部件工业协会(CMCA)是经国家民政部批准并
注册登记的全国性社会团体法人,成立于1989年,是我国紧固件、齿
轮、链传动、弹簧、粉末冶金、传动联结件行业的制造企业,科研院
所及相关单位自愿组成的全国性行业组织。CMCA下属分支机构有:
紧固件分会、齿轮分会、链传动分会、弹簧分会、粉末冶金分会、传
动联结件分会等六个分会组织。
中国机械通用零部件工业协会齿轮分会(CGMA)是由齿轮及齿
轮传动零部件的生产企业、科研单位、高等院校、各级行业服务机构、
用户及与齿轮相关的原材料、机床、刀具、量仪、油品等生产销售企
业自愿组成的全国性、非营利性的行业社会团体。
对于其他机械设备及电子产品批发业,国家采取宏观调控和行业
自律相结合的监管模式。国家商务部及下属各级商务主管部门制定相
关产业政策及发展规划对批发行业的运行和发展进行规范和引导。中
国商业联合会、中国汽车工业协会等全国性行业组织,主要承担行业