岳 偉

(太原重工軌道交通設(shè)備有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

隨著城市人口的增多，現(xiàn)代城市基礎(chǔ)建設(shè)的加快，越來(lái)越多的城市開始建設(shè)地鐵，地鐵也成為了人們?nèi)粘３鲂械男路绞?。作為一種與人們出行息息相關(guān)的交通工具，地鐵安全的重要性不言而喻，車體各部分的質(zhì)量都會(huì)影響軌道車輛的整體安全性。而軌道交通齒輪箱屬于軌道交通車輛的動(dòng)力部分，其質(zhì)量對(duì)于車輛運(yùn)行的安全性有著極大的影響，因此在軌道齒輪箱的制造與檢修中，質(zhì)量控制是非常重要的，除了應(yīng)加強(qiáng)加工和檢修過(guò)程中的質(zhì)量控制外，對(duì)于已生產(chǎn)或已檢修完成的齒輪箱，需要進(jìn)行空載試車來(lái)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。

在實(shí)際試車過(guò)程中，由于諸多因素的影響，雖然試車數(shù)據(jù)均滿足試驗(yàn)要求，但其變動(dòng)性比較大，使得試車結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映齒輪箱實(shí)際情況。

通過(guò)對(duì)整個(gè)試車系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)合以往試車情況，發(fā)現(xiàn)不同型號(hào)的齒輪箱試車時(shí)，其箱體支撐高度及輸出軸軸承支撐跨度有所區(qū)別，為探究造成試車數(shù)據(jù)差異的外部因素，現(xiàn)假設(shè)齒輪箱支撐高度及車軸支撐跨度對(duì)試車結(jié)果會(huì)產(chǎn)生明顯影響，同時(shí)由于裝配的差異，輸出軸支撐工裝與輸出軸的對(duì)中性也會(huì)對(duì)試車結(jié)果產(chǎn)生影響。

本文以天津地鐵一號(hào)線齒輪箱試車為例針對(duì)以下三個(gè)因素來(lái)分析其對(duì)試車結(jié)果的影響：①輸出軸的對(duì)中性;②車軸齒輪箱被支撐高度;③輸出軸軸承支撐跨度。

1 試車方案

天津地鐵一號(hào)線的齒輪箱箱體采用整體鑄造或者焊接箱體，二級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比為6.06。該齒輪箱已運(yùn)行10年，達(dá)到大修年限，需對(duì)其箱體進(jìn)行完全分解，并且檢查齒輪、甩油環(huán)等關(guān)鍵零部件磨損及變形情況，最后對(duì)軸承及密封件完全更換。檢修完成后，對(duì)每一臺(tái)齒輪箱均需進(jìn)行空載試車，以確保裝配質(zhì)量滿足試驗(yàn)要求。

齒輪箱的空載試車要求其在未加載荷的情況下按試車大綱在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行一定時(shí)間，并記錄每個(gè)轉(zhuǎn)速下軸承和齒輪箱的溫度、振動(dòng)及運(yùn)行噪聲。圖1為軌道齒輪箱專用試車臺(tái)，采用高速端驅(qū)動(dòng)的方式，采用鼓形聯(lián)軸器將高速軸與電機(jī)相連接，輸出端支撐采用SKF 22226EK軸承，為減少拆裝軸承對(duì)車軸造成的損傷，需將車軸加長(zhǎng)以便裝配軸承，高速端在齒輪箱吊桿處采用專用支撐進(jìn)行支撐，根據(jù)齒輪箱實(shí)際運(yùn)行時(shí)的情況，對(duì)高速端及輸出端以合適高度支撐。

圖1 軌道齒輪箱專用試車方案

2 試車過(guò)程

按照表1所示進(jìn)行整個(gè)試車過(guò)程的設(shè)計(jì)，共分為4個(gè)部分：第一部分按表1各項(xiàng)因素良好一行所示，將對(duì)中性、支撐高度及輸出軸支撐跨度參數(shù)調(diào)到與表1一致；第二、第三、第四部分分別改變對(duì)中性、支撐高度、輸出軸支撐跨度，這樣來(lái)單獨(dú)對(duì)比各參數(shù)對(duì)于試車的影響。對(duì)于四部分的試車過(guò)程均按照?qǐng)D2要求進(jìn)行：1 000 r/min正轉(zhuǎn)5 min，2 000 r/min正轉(zhuǎn)30 min，3 345 r/min正轉(zhuǎn)5 min，然后以同樣的轉(zhuǎn)速及時(shí)間進(jìn)行反轉(zhuǎn)，在試車過(guò)程中分別記錄各軸承溫度變化、振動(dòng)及噪聲。

表1 試車影響因素設(shè)計(jì)

圖2 試車過(guò)程要求

該部分試車均采用同一臺(tái)齒輪箱，每次試車結(jié)束后要保證溫度冷卻到室溫。

3 試車結(jié)果

3.1 試車結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)箱體裝配質(zhì)量的評(píng)價(jià)在試車過(guò)程中主要看溫度(℃)、振動(dòng)(mm/s)和噪聲(dB)。

溫度主要是軸承的溫度，天津地鐵齒輪箱共有4盤軸承，其中輸入級(jí)兩盤，輸出級(jí)兩盤，在試車中應(yīng)分別記錄4盤軸承在不同轉(zhuǎn)速及運(yùn)行時(shí)間所對(duì)應(yīng)的溫度，試車中軸承溫度能夠切實(shí)反映軸承游隙調(diào)整是否合適、軸承裝配是否到位；另外還應(yīng)記錄油溫，油溫的溫升能夠反映一些齒輪嚙合及其潤(rùn)滑的情況，也是評(píng)價(jià)齒輪箱質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。

振動(dòng)及噪聲也可以綜合反映齒輪裝配質(zhì)量，但振動(dòng)和噪聲卻容易受其他因素干擾，因此振動(dòng)和噪聲可以作為評(píng)價(jià)影響因素的重要指標(biāo)。

3.2 溫度對(duì)比

圖3、圖4和圖5分別是輸入級(jí)、輸出級(jí)和油溫在4種試車工況下的數(shù)據(jù)。對(duì)比圖3、圖4可以看出：對(duì)中性差時(shí)對(duì)溫度影響很大，其余3種情況下溫度明顯偏低，且溫升平穩(wěn)，能夠客觀反映齒輪箱正常運(yùn)行時(shí)的溫度變化。由圖5可以看出：依然是對(duì)中性差時(shí)的油溫明顯高于其余3種工況，可見對(duì)中性對(duì)于溫度影響比較大。

圖3輸入級(jí)溫度對(duì)比圖4輸出級(jí)溫度對(duì)比

3.3 振動(dòng)對(duì)比

圖6為箱體的振動(dòng)情況，分析齒輪箱在4種試車工況下的振動(dòng)情況，在支撐高度較高的情況下，振動(dòng)最大，對(duì)中性差和跨度大的情況次之，故支撐高度對(duì)振動(dòng)影響最大，對(duì)中性及跨度對(duì)振動(dòng)也有所影響，所以試車時(shí)，若無(wú)法排除這種情況，將無(wú)法判斷振動(dòng)變大的原因是由軸承及齒輪的裝配這種內(nèi)因引起還是由試車臺(tái)這種外因引起。

圖5油溫對(duì)比圖6箱體振動(dòng)對(duì)比

3.4 噪聲對(duì)比

圖7為噪聲在4種試車工況下的對(duì)比，可以看出，支撐高度及跨度對(duì)噪聲有明顯影響，而對(duì)中性對(duì)噪聲影響相對(duì)較小，由于外部原因引起的噪聲過(guò)大，會(huì)干擾對(duì)齒輪箱正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的聲音的判斷，因此在設(shè)計(jì)一種新型齒輪箱試車方案時(shí)，應(yīng)控制好支撐高度及跨度，盡量減小噪聲以保證試車結(jié)果對(duì)齒輪箱質(zhì)量的客觀反映。

圖7 試車噪聲對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，影響齒輪箱試車結(jié)果的外部因素為輸出軸的對(duì)中性、車軸齒輪箱被支撐高度和輸出車軸軸承支撐跨度。其中，對(duì)中性對(duì)溫度、振動(dòng)和噪聲均有所影響，對(duì)溫度影響較大；支撐高度及支撐跨度對(duì)箱體振動(dòng)和噪聲有較大影響。因此對(duì)于現(xiàn)有試車臺(tái)，在針對(duì)不同型號(hào)的齒輪進(jìn)行式車時(shí)應(yīng)注意選取合適的尺寸及公差，盡可能地降低整個(gè)試車臺(tái)的支撐高度，并縮短輸出軸兩端軸承支撐的跨度。設(shè)計(jì)合理的裝配工藝，保證試車工裝的裝配精度，以保證的試車結(jié)果可準(zhǔn)確反映齒輪箱的裝配質(zhì)量。