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北京交通大学专业硕士学位论文

2.1.3 齿轮箱应用业绩

CRH5动车组转向架齿轮箱方案、结构和材料同TAVS-104I、CT、SM3、ETR460、ETR470、ETR480列车，如表2.2所示。

表2.2 动车组齿轮箱统计

列车 ETR450 ETR 4X0 SM3 IC2000 60 15.5 200 1999 216 15.5 220 1995 612 15.5 250 1995 数量 270 轴重 12.6 最大运行速度 km/h 250 开始运用时间 1988 CPA 4000 ETR 310 ICE-T CDT 680 TAV S-104 120 15.5 200 1999 18 15.5 200 2001 950 16.5 230 1998 98 16.5 230 2005 160 17 250 2004

自1988年开始，高速摆式动车组已在欧洲不同的国家进行常规运营服务，累计里程共计2亿公里之多。 2.1.4齿轮箱轴承寿命计算 （1）计算依据

① SKF轴承综合型录;

② 72913Gearbox.Doc Nr：AX00000089010；

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③ TECHNICAL SPECIFICATION.Doc Nr：AX00000112977。 （2）计算工况及基本计算参数

工况1：车辆以250 km/h速度运行。 工况2：车辆以63 km/h持续速度运行。 基本计算参数见表2.3；

各轴承计算当量动负荷见表2.4；

表2.3 基本计算参数

车轮 工况 直径 m 1 0.85 2 0.85

电机 功率 kW 564 564 齿轮箱计电机扭矩 电机转速 轴重 算温度润滑油黏度 传动比 0N·m rpm t 40C 0Cst//C 1380.3 3902.9 2.5 17 90 135.7 5513 977 2.5 17 90 135.7 润滑脂 基油黏度 Cst/40C 41 41 0表2.4 各轴承计算当量动负荷 轴承型号 NJ314ECML/C4 QJ316N2MA/C3 NU316ECML/C3 NUBC1-D290 BT2-7038

250km/h高速运行 当量动负荷/kN 15.4 8.5 9.0 15.4 28.9 63km/h持续运行 当量动负荷/kN 61.4 33.9 36.0 61.5 115.5 冲击系数 1.3 1.3 1.3 1.4 1.4 （3）轴承寿命计算公式

轴承基本寿命计算：

根据ISO 281：1990标准，轴承的基本寿命L10(90%可靠性)：

??D?C? k ? ? ??L103i?10?P?

p百万公里 （式2.1）

根据ISO 281：1990/Amd 2:2000标准，SKF额定轴承寿命L1m(99%可靠性)：

??D?C?? ? L 1 m ? a 1 . a skf ? 3 Pi?10??p 百万公里 （式2.2）

式（2.1）、（2.2）中： C－轴承基本额定动负荷/kN;

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P－当量动负荷/kN;

p－寿命指数，球轴承取3；滚子轴承取10D－车轮直径/m;

a1－轴承可靠性系数，取a1=0.21,可靠性99％；

askf3；

－SKF轴承寿命修正系数；

i－传动比，取2.5。

（4）润滑油基本参数（见表2.5）

表2.5润滑油基本参数 型号 40℃ TUTELA W90/M-DA SHELL Nerita 2858 135.7 41 100℃ 14.12 7.5 矿物油 锂皂 -40～130℃ -40～130℃ 黏度（Cst） 基础油 稠化剂 温度范围

（5）轴承寿命计算结果

工况1，车辆高速运行轴承寿命见表2.6； 工况2，车辆持续运行轴承寿命见表2.7；

表2.6车辆250km/h高速运行时轴承寿命

轴承 型号 NJ314ML/C4 QJ316N2MA/C3 NU316ECML/C3 NUBC1-D290* BT2-7038** C/C0 kN 236/228 216/208 300/290 347/500 523/980 PuNp N （kN） （rpm） （rpm） 29 4800 3902.9 8 4300 3902.9 36 4300 3902.9 53 2600 1561.2 95 1600 1561.2 P（kN） 15.4 8.5 9.0 15.4 28.9 υ（Cst） (40~100℃) 135.7-14.12 135.7-14.12 135.7-14.12 135.7-14.12 135.7-14.12 寿命L10 寿命L1m km km 669.5×10 100.3×10 17.5×106 184×106 66127.3×10 1337×10 86.3×106 906×106 41.6×106 436.3×106 注：因无轴承*,**图纸，*－近似取NU1038型号轴承数据；**－近似取M239449/410型号轴承数据。

表中：C-轴承动负荷；C0－轴承静负荷；Pu－轴承疲劳载荷；np-轴承参考转速；P－当量动荷；υ－润滑油、脂运动黏度。

表2.7车辆63km/h持续运行时轴承寿命

轴承 型号 NJ314ML/C4 QJ316N2MA/C3 NU316ECML/C3 NUBC1-D290* BT2-7038** C/C0 kN 236/228 216/208 300/290 347/500 523/980 PuNp N （kN） （rpm） （rpm） 29 4800 977 8 4300 977 36 4300 977 53 2600 390.8 95 1600 390.8 P（kN） 61.4 33.9 36.0 61.5 115.5 υ（Cst） (40~100℃) 135.7-14.12 135.7-14.12 135.7-14.12 135.7-14.12 135.7-14.12 寿命L10 km 60.095×10 60.28×10 1.25×106 0.854×106 0.41×106 寿命L1m km 60.068×10 60.95×10 5.29×106 0.531×106 0.232×106 13

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注：因无轴承*,**图纸， *－近似取NU1038型号轴承数据；**－近似取M239449/410型号轴承数据。

表中：C-轴承动负荷；C0－轴承静负荷；Pu－轴承疲劳载荷；np-轴承参考转速；P－当量动荷；υ－润滑油、脂运动黏度。 （6）结论

①车辆以250km/h高速运行的基本轴承寿命L10大于3.7?106km；SKF额定轴承寿命L1m （99％可靠性）大于14.8?106km。可保证原设计要求（L10?3?106km）。 ②车辆以63km/h持续速度运行的基本轴承寿命L10和SKF额定轴承寿命L1m（99％可靠性）均小于3?106km设计要求。轴承NJ314ECML/C4的寿命最低，L10＝0.095?106km；L1m=0.068?106km，为驱动系统薄弱环节。

影响轴承寿命的主要工况为持续运行的大驱动力矩工况；为延长轴承使用寿命，车辆不宜在持续运行的低速工况长期运行。

2.2 万向轴分析

2.2.1万向轴的基本结构

万向轴是一个机械动力传递装置。它将动力从牵引电机传递至齿轮箱，以转动动力轴。万向轴将牵引转矩从牵引电机传递至齿轮箱。

万向轴传动装置由铰接法兰、十字轴颈、套筒和花键联轴节组成。它安装在齿轮箱与电机的安全联轴器之间。如图2.2所示。万向轴的所有安装螺栓均采用规定力矩紧固。

图2.2 万向轴传动装置结构图

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