高速动车组齿轮传动系统振动特性

齿轮传动系统是高速动车组传递动力的关键结构,对车辆运行安全性和结构振动及其受载特性有重要影响,研究高速列车传动系统的动力学性能对提升高速动车组技术、提高车辆系统稳定性和安全性等具有重要意义。采用有限元法、自由度缩减理论以及多体动力学理论,建立了包含齿轮传动系统振动的国内某型高速动车组刚柔耦合系统动力学模型。模型中,车体和轮对处理为刚体,构架和齿轮副处理为弹性体。在验证模型齿轮副啮合特性基础上,研究了多种工况下传动系统的动力学性能及其与车辆系统主要部件之间的动态相互作用,获得了传动系统载荷及其对车辆系统主要部件振动的影响特性。结果表明,轨道激扰和车辆运行速度对传动系统振动有明显影响,传动系统振动对构架、齿轮箱以及电动机振动等有一定的影响。建立的高速车辆-传动系统耦合振动模型,突破了传统轨道车辆动力学模型模式,对深入研究高速动车组传动系统振动特性具有重要作用。

高速动车组齿轮箱轴承载荷特性研究

齿轮箱是高速动车组的重要部件之一,通过多种类型轴承分别与车轴和联轴器联结,这些轴承对齿轮箱实现动力传递和确保列车的运行安全和稳定性具有重要作用。由于工程测试难度,目前难以直接测试这些轴承承受的载荷。基于轴承动力学理论和齿轮传动动力学理论,建立了包含三类轴承、齿轮啮合及齿轮箱箱体的耦合动力学模型,结合线路实测激励,采用数值方法,获取了齿轮箱轴承滚子滚道接触载荷。在验证轴承滚子滚道载荷分布特性的基础上,分析了多种工况下齿轮箱轴承的滚子滚道接触载荷。结果表明,齿轮箱小齿轮轴圆柱滚子轴承滚子滚道接触载荷均值主要受牵引力矩影响,牵引力亦会影响受载滚子数量。齿轮啮合力影响滚子滚道接触载荷局部波动幅值,在外部激励作用下,NU214轴承滚子滚道接触载荷最大值最高增大35.0%。列车上下行工况改变滚子滚道接触载荷分布区域以及载荷均值,但接触区位置不受列车速度等级的影响。建立的齿轮箱耦合模型,详细考虑了齿轮箱各轴承的受载特点,对深入研究齿轮箱轴承受载特性具有重要作用。