牵引齿轮箱的最新发展趋势——350kmh动车的大功率牵引

维普资讯http://www.cqvip.com《国外内燃机车)2006年第4期(总第388期)29牵引齿轮箱的最新发展趋势一35Okm／h动车的大功率牵引齿轮箱【德】M．HolzapfelT．Bassmann摘要：当西班牙新的AVES103型高速列车投入运行时，马德里一巴塞罗那间铁路干线上的列车最高运行速度将达到350km／h。德国VoithTurbo公司为这种特殊用途列车专门开发了采用圆柱齿轮的SE-380型牵引传动装置(牵引齿轮箱)。这种圆柱齿轮牵引传动装置是ICE一3型高速列车所用牵引传动装置的进一步发展。对于这种在西班牙运用的未来列车的设计，规定牵引齿轮箱要采用非常轻的结构，同时噪声也要低。voithTurbo公司开发的SE一380．3型牵引齿轮箱实现了上述两项要求。文中介绍了新型牵引齿轮箱的开发理念、设计过程和试验纲要。试验包括无负荷试验、有负荷试验及冷却试验。关键词：高速列车动车牵引齿轮箱轻型结构噪声结构设计试验了降低动车总重量及与此有关的节能外，新型牵引1引言齿轮箱的开发目标首先是降低轮对的簧下重量。德国高速铁路运输已经有l5年以上的运用经由于动力传动单元布置在整个动车组下方，因此还提出了牵引齿轮箱在噪声特性方面的另一个开发验。在此期间，ICE高速列车从采用一辆动力头车目标。对于机车或动力头车设计而言，为达到高的牵引(动力集中)发展到采用多辆自带电动机的动车牵引(动力分散)，有5o％的轮对为动力轮对。列车运行舒适性，牵引齿轮箱的噪声并没有很重要的影响。但对于安装在旅客间下方的牵引齿轮箱．采用轻型结构和降低噪声的课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 对开发机车车辆来说具有越来越大的意义。这涉及到从市郊运输它却是起直接噪声源的作用，因而可能激起固体噪用机车动车直至高速列车的整个机车动车领域。声。除了在车辆制造方面出现的许多以提高舒适作为电动机和车轴之间的传动部件，轮对牵引性为特征的变化(如设有列车餐厅，降低车内噪声，传动装置要承担不同的任务。其中主要的任务是设置空调装置等)外，对进一步发展起决定性作用要足以承受动车上各种结构部件，如牵引电动机、的，首先是对动力传动技术及其降低重量和降低车制动装置或转速传感器频繁变化的扭矩和转速。内噪声方面提出的高要求。为了承受弹簧的位移和冲击，还要求处于力矩链中不仅要降低动车的总重量(这对降低能量消的牵引齿轮箱在其输入端和输出端设有一系及二耗、缩短加速时间和制动时间起决定性作用)，而且系连接装置。、也要降低动力轮对的簧下重量。否则，会引起乘车在机车动车动力传动系统中，牵引齿轮箱具有舒适性的降低，轮轨磨耗的加剧。动力轮对簧下重极重要的地位。牵引齿轮箱对动力传动系统的噪量的降低亦可改善动车走行部和上部结构的运行声及振动特性具有很大的影响。在结构设计和强动力学性能和机械负荷。度检验时，要求其有长的使用寿命和低的维修费对高速列车技术而言，对其牵引齿轮箱(亦可用，这已成了人们关注的焦点。称圆柱牵引齿轮箱、车轴或轮对驱动装置、牵引传本文介绍牵引齿轮箱的开发目标是如何实现动装置，以下统称为牵引齿轮箱)结构设计方面提的以及对牵引齿轮箱提出的要求、所选用的设计方出的最明确的要求，就是轻型结构和降低噪声。除法和试验措施。维普资讯http://www.cqvip.com30《国外内燃机车》2006年第4期(总第388期)围内，激振噪声水平降低了8dB(A)。在此背景下，2对牵引齿轮箱的要求噪声降低3dB(A)，即意味着动力学作用力降低一2．1功率特征参数(功率密度)半。这显然对新牵引齿轮箱的设计提出了挑战。对动车单位重量驱动功率要求的不断提高反映在各种高速列车所设计的牵引齿轮箱上。图1示出了3种典型的牵引齿轮箱——sE380．1型(用于德国ICE．TD型内燃动车组)，SE380．2型(用于德国ICE．3型高速列车)及SE380．3型(用于西班牙AVE．S103型高速列车)——功率密度(单位体积功率)和功率重量(单位重量功率)的比较。图23种牵引齿轮作用力产生的噪声水平的比较①牵引齿轮作用力噪声水平；②牵引齿轮驱动扭矩8要喜i蝤∞．嚣∞博啡3牵引齿轮箱的设计3．1牵引齿轮箱的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计通过对众所周知的牵引齿轮箱设计理念进行2'C②比较，认识到对新牵引齿轮箱的设计必须走新的道图13种牵引齿轮箱功率特征参数值路。迄今为止，采用铝合金箱体的圆柱齿轮牵引齿随列车最高速度的变化轮箱的设计，其齿轮啮合最大螺旋角被限制在一定①功率特征参数；②动车最高速度(km／h)；③s8o．3型牵引范围：一方面保持轴承装置设计简单，另一方面由于齿轮箱；④功率重量(单位重量功率)；⑤SE380．2型牵引齿轮箱；⑥功率密度(单位体积功率)；⑦SE380．1型牵引齿轮箱。齿轮轴向力较小，因而对箱体刚度的要求也较小。当然，要求齿轮产生的噪声较低，只能通过提2．2噪声特性高齿轮齿面啮合的重叠系数才能达到。对此存在牵引齿轮箱除要求轻的重量和小的结构体积优化的可能性，即可以采用加大牵引齿轮螺旋角的外，还要符合牵引齿轮箱严格的噪声极限值，以使方法。当然，随着齿轮螺旋角的增大，亦要求提高旅客舒适性越来越得以改善。除了要降低激振噪声水平的绝对值外，还对噪声频谱提出了高的要轴承装置和箱体的刚度。求。在机车动车声学管理方面，强烈的噪声会造成图3示出牵引齿轮箱的剖视图，其方案设计显不可控制的干扰因素。众所周知，这种强烈的噪声示出了牵引齿轮箱设计理念方面的创新。由于螺是由牵引齿轮箱发出的啸叫声。采用在动车下方旋角的增大导致轴向力的增大，所以小齿轮轴设有安装分散的动力传动装置(动力分散式)的解决方一个附加的四点轴承。根据径向力和轴向力之间式，受到将动力传动装置安装在列车端部(动力集的“任务分配”，使轴承在具有所要求的使用寿命期中式)的解决方式的竞争。前者能否达到后者相近内可以承受全部作用力。的乘车舒适性，这对动力分散式的高速列车在市场同样，针对提高轴向力的要求，牵引齿轮箱输上获得成功具有决定性的意义。出端的设计必然与以前经过考验的设计不同。一图2示出了3种牵引齿轮箱在驱动力矩的整个重要的技术进步是在这种运用领域内第一次采个工作范围内其齿轮作用力最高激振噪声水平的用了圆锥滚子轴承。众所周知，由于这种轴承有高比较。对于SE380．1型和SE380．2型牵引齿轮的圆周速度，因而会担心其会发生过热；但是只要箱，在其简单的轴承设计基础上可以达到其箱体有通过相应的润滑装置的设计就可免除这种担心。相近的作用力。而新的SE380．3型牵引齿轮箱，在在牵引齿轮箱试验时(参见第4节)，利用试验对这整个工作范围内必须有更小的齿轮啮合作用力，以种功能特性进行了验证。便能满足不断提高的要求。特别是在部分负荷范维普资讯http://www.cqvip.com《国外内燃机车》2006年第4期(总第388期)3l选择加强的箱体再一次利用有限元法进行验算(图4右)。3．3牵引齿轮箱连接装置(C形卡箍)的设计要特别注意牵引齿轮箱与转向架连接装置的开发。这种连接装置可以承受由扭矩传递所产生的全部反作用力。因此，其设计思想必须考虑到动力学作用，例如在主电路短路负载时所传递的作用力。此外，这种高负荷的部件也必须考虑到减重的要求。然而，由于要承受越来越大的冲击载荷，所以必须放弃应用铝合金 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 。因此，在所选定的载荷情况下，借助自动的拓朴学优化，得到了有利的置重量分布的C形连接装置(C形卡箍)。这项研究的出发点是要确定可供使用的最大体积及一个不受干涉的空间。其相应的体积示于图5。在优化计算中的第一次迭代计算后，该连接装置体积模型中只存在不大的材料应力，并且也降低了相应有限元的弹性。在最后的迭代计算步骤中，图3牵引齿轮箱剖视图要反复进行这个过程。对于这种计算的破坏标准①小齿轮轴；②机车动轴。(判据)，是部件在保持刚度的条件下达到实际选定的目标重量。图5中部所示的中间结果是经过l53．2牵引齿轮箱箱体结构的设计步计算后优化的结果。保持弹性的部件图显示，相牵引齿轮箱箱体的造型设计是以在齿轮啮合对于初始的设计，其体积减小了6o％以上。再经修力的作用下对箱体的轴向刚度和小的扭曲变形的整后的结构，就成为一个功能良好、适于制造的设特殊要求为根据的。此外，由于小齿轮轴产生轴向计，并应用有限元法加以确认。图5的右图清楚地力呈点状传递，所以特别注意要有一个良好的传递示出了拓朴学优化的结构与最后设计的几何形状特性。最后，对在扭矩作用下箱体的变形必须有可的相似性。除了初始重量减轻3o％~b，还使可传递靠的评估，并要相应地考虑齿轮齿面的拓朴学设的支承力提高75％。计。所以，迄今为止牵引齿轮箱的箱体设计方案对于新牵引齿轮箱都是不适用的。选择采用倾斜布4试验方案置的分箱面的箱体结构形式，形成了在有关减重和由于今天机车车辆的开发时间普遍较短，在机加强安装刚度之间最佳可能的折衷方案。车车辆投入运行之前，部件制造商对其产品要安排为了确保这种设计理念的实现，首先对未加强尽可能多的试验。采用这种方式，在早期就可以避的箱体在以齿轮作用力加载的情况下进行有限元免与新部件开发相关的许多风险。当然，对于机车计算(图4左)。将所求得的位移和应力集中作为车辆仍然要求进行鉴定。箱体造型设计的根据。最终决定性的一步是对所VoithTurbo公司对其所有新开发的牵引齿轮箱，原则上都要按照内容广泛的试验大纲进行全面的型式试验。在此，主要是要确定在无负荷工况和有负荷工况下牵引齿轮箱的特性。由于特殊的运用条件及采用铝合金箱体，所以还要对牵引齿轮箱做附加的低温试验。4．1空负荷试验图4未加强和已加强的牵引齿轮箱箱体的有限元计算的结构模型空负荷试验的任务是要保证牵引齿轮维普资讯http://www.cqvip.com32《国外内燃机,)2oo6年第4期(总第388期)引齿轮箱的热源基本上与负荷影响无关，所fertigur~jsgerechles⑨Des~n以在负荷下运转同样也可作为温度状态的一种评价。试验时，必须在不借助外部冷却器的条件下尽可能保持试验温度极限值。这样，就保证了牵引齿轮箱在今后的运用中有足够的温度储备。齿轮箱的空负荷试验要在以后运行工况的整个转速范围内进行。由于用于高速列车运输，所以特别对该牵引齿轮箱在最高转速时的性能进行了长时间的试验。为了验证齿轮箱的密封性，还必须考虑到动车组在弯道上运行时的横向加速度以及横向冲击时油面的波动溢出。为此，将牵引齿轮箱安装在专门的试验台上在倾斜状态下做运图5c形连接装置的优化步骤转试验(图6)。因而，可以模拟在横向加速①初始的草幽设计；②优化后的结构；③适于制造的设计；④定位部位；⑤设计部位；⑥修改后的设计。度作用下齿轮箱中润滑油位的变化。最重要的试验准则是确定在牵引齿轮箱规定部箱在各种不同的运用条件下的密封性，并保证牵引位的温度变化以及在最大倾斜位置时迷宫密封装齿轮箱的所有部件都能得到适当的润滑。因为牵置的密封性。4．2负荷试验齿轮箱负荷运转试验主要用以检验齿轮副和轴承装置的承载能力以及检查齿轮齿面接触区域的状态。为此，在可变的牵引齿轮箱的转速下，既要试验负荷恒定点的运转工况，也要试验具有变化的牵引扭矩及制动扭矩的循环运转工况。图7示出了用于负荷试验的试验台的结构。为了尽可能地接近实际的运行工况，在被试牵引齿轮箱上安装图6牵引齿轮箱在倾斜状态下的无负荷试验图7在负荷试验台上的牵引齿轮箱图8准备好进行低温试验的牵引齿轮箱维普资讯http://www.cqvip.com《国外内燃机车)2006年第4期(总第388期)33了车轴和C形卡箍。4．3低．温试．验．13O。为了验证在极低温度下牵引齿轮箱的运行状态，进行了专门的低温试验。为此，，10将牵引齿轮箱冷却到一20~C以下，紧接着进室⋯行运转试验。试验的目的是验证规定的发鼍热过程，直至牵引齿轮箱达到工作温度。为至∞此，要使牵引齿轮箱在几分钟内加速到最高80转速，并在这个工况点稳定运转。图8示出，的是试验起动前的牵引齿轮箱。W1．00l0．0010o、001000．I)o’∞oc}O05结语PfkW对噪声和重量具有很高要求的牵引齿图9新型牵引齿轮箱所达到的声功率值轮箱的开发、设计和生产，需要具有渊博的最后应当指出，前述设计结构的牵引齿轮箱的知识，特别是要具有车轴牵引齿轮箱的经验。Voith声功率值甚至比德国 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师协会VDI2159 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 所Turbo公司成功地利用现有的SE380型牵引齿轮规定的值还要低(图9)。箱，达到甚至超过了对新型牵引齿轮箱所提出的要在此要再一次指出，机车动车用牵引齿轮箱曾求。使高速动车组能成功地运行的基础，是对新开被误认为是一种很简单的技术，但是今天对它提出发的牵引齿轮箱进行了大量的无负荷运转试验和有了更高的开发要求．必须有相当数量的有经验的工负荷运转试验。但是，最后还要通过在动车上进行程师才能实现。的试验及第一批批量生产的动车的现场运行提供最重要的试验数据，以证实这种牵引齿轮箱的创新设译自(ETa)>2005，NO4，201—206计。译者韩才元校者吴平巴西MRS铁路向GE公司购买新机车巴西MRSLogistica铁路向美国GE公司订购了干线上严格的限界。首批20台机车将在2006年20台Dash9型新造货运内燃机车，这是一家前巴交付，另外30台机车有可能在2007或2008年交西联邦铁路公司首次选择购买新机车。MRS铁路付。如果两批机车全部成交，总交易额预汁为J亿还保留了另外30台机车的优先购买权，后者将必美元。须进行修改以适应在里约热内卢一贝洛奥里藏特陈新译自《I砌》2005，Nol0，6捷克研制出814／914型内燃动车组捷克ParsNovaSumpcrk公司为捷克铁路研制的运行取得成功的话，捷克铁路最多将购买130的首列814／914型部分低地板双节式内燃动车组列，总价额达20亿捷克朗，而每年的交付量将达到下线。虽然该型内燃动车组是在810／010型轨道40列。汽车基础上研制的，但车辆的约80％部分是新的。苏明译自((RailwayGazetteln~mafiona1)2005，该型动车组的最大速度为90km／h，如果下一步它№l2。757