地铁传动齿轮箱设计关键技术研究.pdf

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1、第５期（总第２０４期）机械工程与自动化No．５２０１７年１０月MECHANICAL_ENGINEERING_&_AUTOMATIONOct．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０５‐０１１９‐０２地铁传动齿轮箱设计关键技术研究张增强（太原重工轨道交通设备有限公司，山西_太原_０３００３２）摘要：传动齿轮箱是地铁车辆的关键零部件，主要用来实现电机的动力传输，驱动车辆前进。针对地铁齿轮箱的传动结构、箱体、轴承选型和润滑密封等设计关键技术进行了研究，为地铁齿轮箱的设计提供参考。关键词：传动齿轮箱；设计；关键技术；地铁中图分类号：U２６０.３３２___文献标

2、识码：A0_引言强度的要求下，受电机尺寸和转向架空间尺寸的限制地铁作为现代都市生活中重要的交通工具，已经较大。二级传动齿轮箱结构相对复杂，但可以有效地成为各个城市节约能源、减少污染、缓解交通压力的主提高齿轮箱的承载能力，并且中心距和速比变化范围要选择，截止２０１５年，中国已有４０多个城市获批建设大，可以更好地适应地铁车辆提高速度和承载能力的地铁，运营里程近４０００公里。我国地铁车型有A型、需要，在A型地铁车辆上得到广泛使用。B型和C型，主要采用动力分散型，即动力来源分散在列车车厢的电动机上，由电动机驱动车辆前进。带电动机的车厢称为动车，不带电动机的车厢称

3、为拖车，可针对不同的运营需要选择每列车上动车和拖车的数量。大部分地铁车辆通过传动齿轮箱来实现电机的动力传输，即齿轮箱输出与车轴连接，输入与电机连接，齿轮箱通过悬挂装置安装在转向架上，所以传动齿轮图２_二级传动地铁齿轮箱箱的传动结构、箱体、轴承选择和润滑密封结构等关键地铁齿轮箱传动结构主要根据车辆的运行速度和技术设计时不仅要考虑齿轮箱的需要，同时还要满足承载能力的需要来进行选择，其结构尺寸应满足转向转向架的空间、电机特性和车轴尺寸的要求。架空间和结构的需要，强度应满足电机功率、转速及扭1_地铁齿轮箱传动结构矩的特性需要。目前国内地铁齿轮箱常用传动结构有一级

4、斜齿轮2_齿轮箱箱体传动和二级斜齿轮传动，分别如图１和图２所示。２．１_箱体材料地铁齿轮箱箱体结构相对复杂，属于批量化产品，所以箱体制造主要采用铸造工艺，材料主要选用球墨［１］［２］铸铁和铸造铝合金。铸造铝合金质量轻、散热好，可以有效地减轻齿轮箱的重量，但是由于铝合金强度低，因此在进行齿轮箱设计时所有轴承不能直接安装在箱体内，必须增加轴承套，并且所有螺纹孔必须增加图１_一级传动地铁齿轮箱钢丝螺套，才能满足强度需要，增加了齿轮箱的成本，一级传动齿轮箱结构简单、传动效率高，可以有效齿轮箱结构相对复杂不易安装拆卸和维护。球墨铸铁降低维护运营费用，并且占用空间小

5、、重量轻，可以减强度高，使用广泛，从经济性、易维护性方面考虑地铁小转向架簧下重量。但由于地铁车辆运行速度高，启齿轮箱箱体材料选择球墨铸铁更为合适。制动频繁，对齿轮强度要求高，所以齿轮设计时在满足２．２_箱体结构收稿日期：２０１７‐０２‐１５；修订日期：２０１７‐０６‐２５作者简介：张增强（１９８２‐），男，河南洛阳人，工程师，硕士，主要从事齿轮箱产品的研发。·１２０·机械工程与自动化_______________２０１７年第５期_地铁齿轮箱箱体常用结构有斜剖分式结构和整体选择圆锥滚子轴承，也可选择圆柱滚子轴承加四点角式结构。图３为斜剖分箱体结构，箱体被分

6、为上箱体接触轴承的配置形式，前一种配置形式结构简单，便于和下箱体，两者间通过螺栓连接，这种结构便于拆装和安装和调整，但受到输入转速和扭矩的限制；后一种形维护，从使用性和易维护性方面考虑地铁齿轮箱箱体式虽然轴承数量增加，但适应性强，可满足不同速度和结构选择斜剖分式结构更为合适。整体式箱体结构又承载能力的需要。有箱盖在上部和箱盖在侧面两种常见结构，如图４、图4_润滑与密封５所示。整体式结构箱体加工性好，容易保证输入和地铁齿轮箱润滑和密封系统关乎齿轮箱的使用可输出轴承孔的形位公差，但是拆装麻烦，必须将输出齿靠性，渗漏油故障是目前地铁齿轮箱运行过程中较为［３］轮

7、与车轴分解后才能将齿轮箱拆开，不易安装和维护；频繁的故障模式。地铁齿轮箱主要采用飞溅润滑，特别是箱盖在侧面的结构，对箱盖安装的密封性要求将输出大齿轮浸入油池中，齿轮旋转将润滑油带到啮高，容易发生渗漏油故障，应尽量避免使用该箱体结合齿面上，并且将润滑油搅动起来，通过在箱体内壁中构。合适的位置增加挡油板和集油槽，从而使润滑油流入轴承中对轴承进行润滑。齿轮箱采用非接触式机械迷宫密封，同时可在结合面上增加橡胶密封圈，在机械迷宫的迷宫腔内设置回油孔。在润滑和密封设计时应考虑以下几点：（１）选择合理的大齿轮浸油深度，浸油深度不够将不能保证足够的润滑油被搅动起来，从而

8、不能使轴图３_斜剖分箱体结构图４_整体式箱体结构（箱盖在上部）承和齿轮得到充分的