蔡剛　張明軍
（浙江晶星齒輪電機(jī)有限公司，浙江紹興　312300）

　　【摘　要】高速鐵道車輛使用除輪傳動(dòng)裝置的作用是要將電動(dòng)機(jī)的傳遞到車輪，隨著鐵路發(fā)展不斷提速，齒輪傳動(dòng)裝置面臨這非常嚴(yán)峻考驗(yàn)，正在對(duì)于齒輪傳動(dòng)裝置提出要盡量減輕質(zhì)量，具備適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸承潤(rùn)滑性能。本文從四個(gè)方面進(jìn)行研究分析，首先是高速類車齒輪特性、齒輪動(dòng)力學(xué)分析、軸承在齒輪運(yùn)動(dòng)中功能和齒輪中軸承主要研究對(duì)象。
　　【關(guān)鍵詞】高速鐵道；車輛；軸承裝置；技術(shù)
　　1　高速列車齒輪和輪軌接觸的特性分析
　　高速列車在長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生很多問題，比如對(duì)于齒輪輪軌之間粘合洗漱問題，就會(huì)隨著速度提高而不斷降低，在速度高情況下就會(huì)出現(xiàn)空氣阻力和制動(dòng)需要?jiǎng)恿β蕜≡鰡栴}，還需要較大牽引力和制動(dòng)能力，對(duì)于高速輪軌齒輪要求，增加粘合控制能力。輪軌接觸有一定復(fù)雜性，有受到一定限制，也會(huì)涉及到接觸面狀態(tài)多樣化問題，對(duì)于曲線輪軌特性分析，可以綜合進(jìn)行輪軌接觸問題研究分析。

　　對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置問題來(lái)說，主要就是車輪為齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)輸出負(fù)載端問題，對(duì)于負(fù)載端齒輪系統(tǒng)要進(jìn)行一定外部激勵(lì)組成，在系統(tǒng)占有主要角色，負(fù)載激勵(lì)對(duì)于齒輪傳動(dòng)輸入具有很多不可預(yù)測(cè)性和多變性問題存在，齒輪動(dòng)態(tài)特性和負(fù)載能力是相互聯(lián)系的，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征會(huì)直接影響到車輛動(dòng)力學(xué)。也就是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特點(diǎn)影響車輛動(dòng)力性能，車輛動(dòng)態(tài)特性有會(huì)影響到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和荷載能力。

　　如果輪軌接觸條件受到一定限制，就會(huì)使得輪軌之間存在一定黏貼現(xiàn)象，也會(huì)丟失列車輪軌之間關(guān)系，影響到列牽引力正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在惡劣條件下對(duì)于列車牽動(dòng)安全就會(huì)產(chǎn)生影響，大大增加列車制動(dòng)問題，對(duì)于牽引會(huì)使得列車加速減低增加列車追尾風(fēng)險(xiǎn)問題。同時(shí)還會(huì)增加列車輪軌齒輪的黏著能力。

　　2　齒輪特性和動(dòng)力學(xué)特性分析
　　齒輪傳動(dòng)是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)主要研究?jī)?nèi)容，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)工作狀態(tài)也是非常復(fù)雜，荷載也是多樣性，不僅出現(xiàn)原動(dòng)機(jī)變化，也會(huì)出現(xiàn)齒輪之間誤差和沖擊問題出現(xiàn)。齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究在傳遞力和運(yùn)動(dòng)中是一門科學(xué)，齒輪系統(tǒng)具有非常明顯特點(diǎn)，就是系統(tǒng)轉(zhuǎn)速非常高，也產(chǎn)生非常劇烈震動(dòng)現(xiàn)象，齒輪系統(tǒng)震動(dòng)一直都是機(jī)械動(dòng)力學(xué)研究重要問題，另一個(gè)就是系統(tǒng)比較復(fù)雜，齒輪系統(tǒng)會(huì)涉及到機(jī)械部件問題，主要就是齒輪轉(zhuǎn)子和軸承等問題，要從傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上分析原有動(dòng)機(jī)和負(fù)載，也要從力學(xué)進(jìn)行分析，齒輪之間間隙問題，這些因素都是能夠非常系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算和分析的。同時(shí)還要對(duì)于齒輪動(dòng)力特性和齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模處理，主要包括變形和齒輪摩擦特性和激勵(lì)形式問題，對(duì)于齒輪運(yùn)動(dòng)就需要使用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行很嚴(yán)格分析。

　　3　車軸齒輪中軸承所要求的功能
　　（1）車軸軸承除了要承受車輛質(zhì)量和裝置質(zhì)量構(gòu)成的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷，還要承受軸向這非恒定的推動(dòng)力，軸承是裝置中一個(gè)重要零件，所以其故障對(duì)于車輛運(yùn)行產(chǎn)量非常重大影響。所以長(zhǎng)期以來(lái)在軸承結(jié)構(gòu)選擇和設(shè)計(jì)制造方面要進(jìn)行周密考核，車軸軸承要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)期車輛需要得到一定發(fā)展，但是近期要求車軸軸承高速發(fā)展和免維修。對(duì)于新的干線提速問題，在很多問題上對(duì)于列車車軸軸承結(jié)構(gòu)取得新的發(fā)展，另一個(gè)重要條件就是要輕量化，對(duì)于列車高速化要迫切要求車輛自身輕量，因?yàn)檫@會(huì)直接關(guān)系到節(jié)能問題，同時(shí)還會(huì)減輕軌道影響，降低質(zhì)量，有利于高速運(yùn)行穩(wěn)定，這樣就可以要求車軸軸承適當(dāng)?shù)妮p量化。特別是對(duì)于現(xiàn)代根據(jù)鐵道公司經(jīng)營(yíng)理念，要迫切要求能夠避免維修，根據(jù)命令規(guī)定，一般鐵道車輛按照制定的運(yùn)行歷程特點(diǎn)和運(yùn)行時(shí)間實(shí)施檢查，最近延長(zhǎng)車輛檢修周期發(fā)展。

　?。?）車軸發(fā)展結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行改革，在間歇作用下很多荷載承受推力作用，使得結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是長(zhǎng)期以來(lái)日本廣泛采用的圓柱滾動(dòng)軸承載荷，使用深槽滾珠軸承推力，對(duì)于推力的緩沖可以采用橡膠。由于列車在世界上運(yùn)營(yíng)，采用真空精煉剛才作為材料，可以保持架是黃銅制結(jié)構(gòu)，車軸軸承首先就應(yīng)該采用油潤(rùn)滑來(lái)代替潤(rùn)滑，結(jié)構(gòu)上對(duì)于高速運(yùn)行可靠性進(jìn)行周密考慮，這樣才能對(duì)于新干線安全運(yùn)行做出很大貢獻(xiàn)。對(duì)于這種推力起初就是高速承載能力問題，但是通過端面軸承設(shè)計(jì)工作，可以不斷提高加工精度問題。采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑密封性圓錐滾動(dòng)軸承，表面上可以承受徑向載荷和軸向載荷，實(shí)現(xiàn)比較緊湊設(shè)計(jì)，使得軸承很好輕量化。

　?。?）車軸軸承壽命維修方法。車軸軸承應(yīng)該很好考慮滾子和滾道發(fā)生剝離設(shè)計(jì)，對(duì)于維修新干線電動(dòng)車租轉(zhuǎn)向架檢查，對(duì)于有線電動(dòng)車組重要部位進(jìn)行嚴(yán)格檢查，及可以有計(jì)劃進(jìn)行更換工作。也是目前實(shí)績(jī)，如果沒有產(chǎn)生剝離情況而換成軸承，由于電蝕情況比較多，在檢查階段也有一些壓痕存在，所以更換軸承時(shí)候，應(yīng)該計(jì)劃更換比例。

　　一般潤(rùn)滑密封性圓錐滾動(dòng)軸承是最關(guān)鍵問題，新干線車輛每次向家檢查都進(jìn)行車軸檢修，不取出封密型車軸，最重要問題就是要能確保潤(rùn)滑脂和密封達(dá)到一定壽命。

　　4　齒輪裝置用軸承
　　對(duì)于齒輪裝置軸承功能，齒輪裝置軸承作用作為支承機(jī)構(gòu)，一方面承受運(yùn)行時(shí)震動(dòng)，另一個(gè)方面要將旋轉(zhuǎn)力平穩(wěn)傳遞到車軸，在嚴(yán)格條件下使用軸承，包含震動(dòng)條件載荷，作為軸承載荷，可以按照齒輪裝置額定轉(zhuǎn)矩情況下，對(duì)于考慮載荷齒輪，可以運(yùn)行震動(dòng)加速為前提，主要就是載荷要素，最終就是求出軸向和徑向軸承載荷，減輕簧質(zhì)量，從而有利于降低軸承載荷，新干線電動(dòng)車軸承尺寸隨著零部件輕量化實(shí)現(xiàn)小型化轉(zhuǎn)變。一般轉(zhuǎn)動(dòng)比較大還是有線電動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)候齒輪高速旋轉(zhuǎn)，由于快速溫度上升，很容易導(dǎo)致軸承向著間隙減少，由于室外溫度，提高潤(rùn)滑度。

　　5　結(jié)語(yǔ)
　　鐵道車輛齒輪使用軸承在適應(yīng)各種時(shí)期需求獲得發(fā)展，為了能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期免維修，同時(shí)能夠正確掌握實(shí)際承受載荷使用條件，對(duì)于軸承材料顯著進(jìn)步有一定作用，在提高滾動(dòng)疲勞強(qiáng)度措施，從滾子到擋邊保持架滑動(dòng)部分摩擦進(jìn)行很好研究。對(duì)于內(nèi)圈擋邊燒傷，著眼于加大軸承軸向間隙管理，不斷改善齒輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，對(duì)于寒冷的地區(qū)一般來(lái)說，適當(dāng)降低潤(rùn)滑油粘度。

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來(lái)源：《中國(guó)科技縱橫》2015年第22期