基于随机森林算法的动车组传动齿轮修形研究

动车组齿轮传动过程中存在齿轮啮合冲击,加剧了齿轮箱的振动,影响齿轮箱服役安全。为此,文章在SIMPACK中建立了含有齿轮传动系统的某动车刚柔耦合动力学模型,搭建了SIMPACK-ISIGHT仿真平台,计算了传动齿轮最佳修形参数,研究了其对齿轮箱振动的优化效果。以齿轮箱在动车速度为200 km/h、250 km/h、300 km/h和350 km/h时的振动加速度均方根值为响应进行了试验设计,试验结果表明,齿轮修形参数的变化对齿轮箱垂向振动加速度影响较大,而对横向振动加速度影响较小。基于随机森林算法建立代理模型,采用NSGA-Ⅱ算法调用代理模型进行了齿轮修形参数的寻优计算,将齿轮箱垂向振动加速度均方根值减小量作为优化率,以各速度下优化率的加权平均值为优化目标。优化结果表明:齿轮修形对各速度时的齿轮箱垂向振动加速度均方根值均有所优化,随着速度增加齿轮修形对齿轮箱垂向振动的优化效果逐渐变差。最后,以平均分配权重所得的齿轮修形参数为例,对比齿轮修形前后齿轮箱垂向振动加速度的变化。计算结果表明:在时域上,齿轮修形后各速度时的齿轮箱垂向振动加速度的幅值有所减小;在频域上,齿轮箱各速度时的垂向振动加速度在齿轮啮合频率处的幅值大幅减小,平均减小量为65.01%。

高速动车组齿轮箱异常振动试验分析

在分析齿轮箱振动特性的基础上，对其进行了振动模态试验和线路跟踪测试分析，找出齿轮箱箱体异常振动的根本原因。模态试验结果表明：齿轮箱的箱体模态最低为551Hz，其模态振型为扭转和弯曲的复合模态并以弯曲模态为主。通过线路振动测试结果可以看出，轴箱垂向振动加速度小于横向振动加速度，而齿轮箱振动正好与轴箱相反；从均方根的幅值大小来看，从轴箱到齿轮箱横向振动加速度的变化不是很大，但垂向振动加速度变化明显。齿轮箱上的垂向振动加速度均方根幅值是轴箱的2倍左右，这说明从轴箱到齿轮箱的振动传递存在放大现象。当运营速度接近300km／h时齿轮箱的振动加速度会急剧上升。通过相应的频谱分析发现齿轮箱的振动主频介于500-600Hz之间，非常接近齿轮箱的最低固有频率。这表明齿轮箱异常振动的根本原因在于轮轨上的高频激扰传递到齿轮箱上从而引起了结构共振。

外部激励下齿轮箱振动分析与动应力评估

针对高速动车齿轮箱箱体应力集中问题,从轨道不平顺激励的角度对其箱体的振动特性与动应力分布进行评估。首先建立了高速动车的齿轮箱、转向架及整车的刚柔耦合动力学模型,其次利用转向架滚振实验台测量了动车齿轮箱在轨道不平顺激励下的振动加速度,其中工况选取了100km/h、200km/h及300km/h匀速运行工况。依据实验结果对动车系统的铰接类型、力元类型与参数进行了匹配性调整。最后仿真计算了齿轮箱箱体仅在轨道不平顺激励下的动应力,发现箱体整体等效应力主要集中于小齿轮端箱体处、小齿轮与大齿轮端箱体过渡联接处,其中在100km/h、200km/h和300km/h工况下,箱体平均等效应力范围依次为(2.03~2.30)MPa、(3.87~4.29)MPa、(6.81~7.25)MPa。发现轨道不平顺激励对箱体的振动特性产生一定影响,且箱体易出现应力集中现象。

高速动车组齿轮箱迷宫密封系统设计与试验验证

密封系统设计是高速动车组齿轮箱设计中的难点,良好的密封系统既要保证列车高速运行工况下对齿轮箱内部润滑油有较好的密封性能,又要防止外界风沙雨雪等杂物进入到齿轮箱内部对齿轮箱造成污染,同时还要满足使用维护方便的要求。应用迷宫密封设计原理,完成了某动车组齿轮箱密封设计,并通过了试验验证。试验结果表明,该密封设计可靠,满足双向密封及使用维护方便要求。

服役工况下高速动车组齿轮箱箱体振动特性分析

为探究某高速动车组齿轮箱箱体在服役工况下的振动特性,对齿轮箱开展线路跟踪服役试验,通过分析测试系统在齿轮箱箱体多路线工况下采集的数据,研究其所真实反映的齿轮箱箱体及轴箱在实际运营线路中的振动特性。结果表明:齿轮箱箱体的振动比轴箱的振动更易受到列车速度变化的影响,且箱体的振动加速度与列车运行速度变化趋势基本一致;试验动车组在镟轮后运营15万至20万公里时踏面形成23阶车轮多边形,且23阶车轮多边形的激扰主频655 Hz与齿轮箱箱体局部固有频率相近,发生共振现象。此外,列车运行过程中轮轴转频、枕跨冲击频率等调制频率也会加剧箱体振动。有关结论能为高速列车齿轮箱性能评价及优化提供参考。

高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势

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。介绍了目前国内高速动车组齿轮箱结构及安装方式。根据齿轮箱的结构,分别从齿轮、支架、箱体、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。提出了后期应重点针对齿轮箱的造型设计、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。

高速动车组齿轮箱箱体拓扑优化设计

齿轮箱作为高速动车组转向架的核心部件,需满足轻量化和高可靠性的要求,以保证车辆运行的安全性和舒适性。以国内某型高速动车组齿轮箱体为研究对象,通过有限元方法分析该箱体存在的问题,使用拓扑优化技术对箱体结构进行改进设计。有限元分析结果表明,在各工况下齿轮箱箱体的刚度和强度满足要求,但固有频率接近轮轴系统主振频率,容易发生共振,从而产生噪声和箱体裂纹。针对此特点,提出提高箱体固有频率的拓扑优化方案。经计算和模态测试验证,拓扑优化后的箱体固有频率得到提高,避开了轮轴激振主频,减小了箱体产生共振的可能性。此研究为设计具有良好静动特性的国产高速动车组齿轮箱提供理论和数据支持。

基于热平衡的动车组齿轮箱温度场试验研究

齿轮箱是高速动车组传动系统的关键部件,负载、转向和润滑油流向等都会直接影响轴箱温升、齿轮啮合等,关系到车辆的运行安全性、平稳性和舒适性.基于热平衡理论,通过对台架试验结果进行对比,分析了齿轮啮合摩擦、润滑油的油流流向、传动过程的功率损失和轴承摩擦生热对齿轮箱平衡温度场的影响,研究结果表明:小齿轮两侧温度高于大齿轮同侧的温度;驱动端大齿轮内外温差大于制动端的大齿轮内外温差;无论正反转,小齿轮的外侧温度均高于内侧,反转时,驱动端大齿轮外侧的温度明显低于内侧,而制动端的温差较小.该试验研究为高速动车组齿轮箱平衡温度的预测和可靠运行提供了数据支撑和理论基础.

基于Lasso回归的高速动车组齿轮箱性能检测方法

传动齿轮箱作为高速动车组走行系统的核心部件,直接决定列车的运行速度和运行状况,对列车的行车安全起着至关重要的作用。提出了一种基于Lasso回归的动车组齿轮箱性能检测方法,通过分析动车组齿轮箱实际运行时的性能指标与其期望值的偏离情况,检测动车组齿轮箱的异常状态,进而识别动车组齿轮箱的早期故障。实例验证了基于Lasso回归的动车组齿轮箱性能检测方法的有效性和可行性。

基于HyperMesh软件的高速动车组齿轮箱有限元建模

高速动车组齿轮箱是将动车组中牵引电机输出转矩传递到输出轴与轮对的重要装置,牵引电机通过传动齿轮驱动主动轮对与输出轴旋转。用HyperMesh软件对齿轮箱进行建模,以期为以后进行有限元应力结果分析和产品设计提供重要参考。

动车组齿轮箱乳化油成因及润滑影响研究

我国高速动车组的齿轮箱普遍采用非接触式迷宫密封结构,在雨雪天气运行时,一些动车组齿轮箱的润滑油出现了乳化现象.鉴于此,解释了油-水两相界面现象是导致乳化油形成的关键机理,并利用油-水两相流数学模型,解释了影响乳化油的主要因素.通过淋水试验,复现了齿轮箱乳化油现象,并从结构设计着手,优化了齿轮箱输出端迷宫结构,设计了三维模型,并完成了样件试制.台架对比试验表明:优化后的齿轮箱迷宫结构能够有效避免乳化现象的发生.乳化油48 h试验表明:乳化油对齿轮、轴承的磨损没有明显影响,轴承温度也未见异常,即便齿轮箱润滑油发生乳化,动车组依然可以完成当天运营任务.

高速齿轮箱圆锥滚子轴承滚道接触损伤机理分析

为了确定高速动车组齿轮箱圆锥滚子轴承滚道剥离的原因,对故障样件进行了理化检测和轴承运动几何分析,确定了导致损伤的主要原因是由于滚动接触疲劳,反映出轴承工作过程中存在润滑不充分的事实。建立了滚动体与滚道的受力模型,对两者相互接触弹性变形的特征进行了分析。基于舍弗勒公司的高速滚动轴承动力学仿真软件对轴承运动状态进行了仿真验证,模拟了轴承运转过程中滚动体的自转效应及滚动体与滚道瞬时接触区域,阐明了润滑油膜厚度不足是诱发圆锥滚子轴承滚道接触损伤的重要原因。

基于绿色铸造高速动车组齿轮箱箱体产业化研究

采用金属型低压铸造工艺开发出高速动车组齿轮箱体铸件,产品外观光洁、尺寸精度高,实体综合力学性能优。通过建成具有自动化、信息化的高速动车组齿轮箱金属型低压铸造产业化平台,生产效率高,过程可控,节能、高效和环保。通过研究应用新型砂芯无机黏结剂,减少了砂芯浇注过程污染性气体排放,有效实现了高速动车组齿轮箱体铸件生产方式向节能减排、绿色铸造的转型升级。

视频内窥镜检测技术在高速动车组齿轮箱检测中的应用

高速动车组齿轮箱是转向架系统餉关键部件,存在异物会导致齿轮箱轴承温度超限故障,影响行车安全。视频内窥镜检测技术可以直接反映出被检测物体内外表面的情况,结合轨道客车转向架齿轮箱产岛的结构特点,分析和破解转向架齿轮箱内部检测工艺难点。采用视频内窥镜技术对高速动车组齿轮箱进行内部检测并在实际检测中得到验证,可以准确检测出齿轮箱内部各种缺陷,测量结果精确。文章研究了视频内窥镜检测技术在高速动车组齿轮箱检测方面的应用,保证了高速动车组齿轮箱的造修质量,确保行车安全。

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。

高速动车齿轮箱产品开发中的计算仿真应用

介绍了在高速动车齿轮箱箱体研发中关键系统的各类计算仿真方法,阐述了高速动车齿轮箱设计计算的关键技术,并对计算分析中涉及到的技术细节和相关的试验验证进行了探讨,试验结果与仿真计算结果吻合,证明计算仿真分析方法可以应用于高速动车齿轮箱的设计中。

高速动车组齿轮箱模态分析及优化设计

本文通过对国内典型高速动车组齿轮箱进行有限元仿真和试验测试,对比两种不同结构型式齿轮箱箱体的模态特征,研究分析了整体箱和分体箱对振型模态的影响,针对局部薄弱区域提出优化设计建议并进行验证。