基于城轨列车用齿轮传动系统箱体强度分析(3)
由表6可以看出,所有工况下箱体的最大等效应力222.1 MPa,没有超过材料的屈服强度(Rp0.2≥240 MPa),根据TJ/JW 065—2015 要求,齿轮箱满足超常载荷下的使用要求。
4.3 型式试验验证
对于城轨列车驱动齿轮箱,型式试验的功能是通过模拟实际运行工况,测试该齿轮箱综合性能,其结论主要依靠箱体的宏观表现得出,不能观测齿轮箱的微观应力变化以验证有限元计算的准确性。
为此,国家齿轮产品质量监督检验中心在该齿轮传动系统型式试验过程中,对箱体在计算过程中出现的高应力产生点进行应力监测。
从宏观上观测,齿轮箱在常规加载试验过程中,运行平稳,无漏油、异常振动及异音等状况发生;齿轮箱在静强度试验过程中未发生塑性变形,验证了齿轮传动系统的安全性,试验现场如图8所示。
图8 城轨列车齿轮传动系统型式试验Fig.8 Type test of urban railway train gear transmission system
从微观上监测,加载试验的最大加载段测试结果显示,应力最大点与有限元计算位置接近,且最大应力值为28.6 MPa,小于且接近有限元计算最大值30.6 MPa;静强度试验的测试结果显示,应力最大点与有限元计算位置接近,且最大应力值为193.3 MPa,小于且接近有限元计算最大值222.1 MPa,应力最大点与有限元计算位置接近,验证了有限元计算结果的准确性。加载试验测量结果如图9所示。
图9 加载试验测试结果Fig.9 Test results of load test
5 结论
介绍了城轨列车齿轮传动系统箱体机械强度的有限元分析和评价方法,并得出以下结论:
(1)有限元计算和型式试验的结果证明,在常用工况和短路工况下,城轨列车齿轮箱体强度满足TJ/JW 065—2015关于箱体强度的设计要求。
(2)提出并应用的城轨列车齿轮箱体的有限元计算方法和结果均接近且低于型式试验测试结果,证明了该方法的准确性和安全性。
(3)有限元计算和型式试验的结果反映了扭转载荷、惯性力对城轨列车齿轮箱应力的贡献情况,对城轨列车齿轮箱的结构优化具有指导意义。
(4)在城轨列车齿轮箱的实际运营过程中可能产生的激励无法在试验台架上完全模拟,在日后的研究中可以对城轨列车齿轮箱实际的运营过程中的应力数据进行监测分析,进一步优化城轨列车齿轮箱体强度有限元分析方法。
本文中分析的箱体的安全性在实际运营中得到了验证,证明了该方法在城轨列车齿轮传动系统设计过程中具有参考价值。
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文章来源:《机械强度》 网址: http://www.jxqdzzs.cn/qikandaodu/2021/0303/495.html
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