内外激励下高速列车齿轮箱箱体动态响应分析

对高速列车齿轮箱箱体结构的动态响应特性进行分析。对齿轮传动系统内部和外部动态激励进行数值模拟,建立考虑轮齿啮合的高速列车动力车整车动力学模型,内部激励主要考虑齿轮的时变啮合刚度、轮齿啮合阻尼和传递误差,外部激励主要考虑异步电动机的谐波转矩和轨道激励,得到恒功率牵引工况下齿轮传动系统的动态载荷。建立齿轮箱箱体的有限元模型,利用直接积分法分析动态载荷作用下箱体的动态响应,并针对相关频率进行谐响应分析。结果表明,考虑轮齿啮合才能得到齿轮传动系统的高频振动,箱体结构能够满足正常的运营需求,异步电动机谐波转矩频率和齿轮啮合频率在箱体动态响应的主频中都有体现,在箱体结构设计时,应注意箱体自身模态频率与外界频率的错开,以免发生共振。     

试验齿轮箱箱体振动模态分析

在Solid Work软件中建立齿轮箱箱体的三维实体模型,运用有限元分析软件ANSYS Work-bench对齿轮箱箱体进行仿真分析,得出箱体前10阶约束模态的系统固有频率和相应振型,通过其模态分析为动态响应分析提供理论依据。运用此方法可以在箱体设计时避开齿轮箱啮合工作频率,避免由机械共振造成的整机故障,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。     

地铁齿轮箱箱体模态及谐响应分析

通过Pro/E三维软件对地铁齿轮箱箱体进行三维实体建模,然后导入Workbench中对箱体进行有限元模态分析,得出箱体的固有频率和振型;进行实验模态分析与有限元模态分析结果进行对比,检验箱体模态分析方法的可行性;在有限元模态分析的基础上进行谐分析,得出不同频率作用下箱体结构抗振性能。从而在设计过程中可以对箱体结构进行合理布置,增加箱体刚度,并为进一步进行齿轮箱的动态响应分析提供可靠依据。     

船用齿轮箱箱体的有限元模态分析

在Pro/E中建立船用齿轮箱箱体的三雏实体模型,然后采用有限元法,建立了该箱体的有限元动力学模型,最后用ABAQUS软件对箱体结构进行有限元模态分析,计算出了齿轮箱箱体的固有特性,对箱体的设计和改进有一定指导意义.     

城市轨道列车齿轮箱模态及振动响应分析

齿轮箱是城市轨道列车的重要传动设备,针对由箱体振动导致的齿轮箱体易破坏的问题,通过Creo软件对箱体及传动部件进行三维建模,然后利用Workbench中的模态分析模块对齿轮箱装配体进行有限元分析,再通过试验模态来验证理论模态方法的结果,并通过对箱体的谐响应分析及随机振动分析获得齿轮箱的动态响应规律。分析结果表明,理论及试验模态固有频率及阵型结果相近,验证了通过有限元法获得模态的有效性,而模态分析结果显示应通过调整齿数或电机频率来调整齿轮啮合频率以避开共振现象。而谐响应分析结果同样表明,齿轮箱在500 Hz左右有较为明显的振动响应,显示了与模态分析结果的一致性。随机振动分析结果则表明齿轮箱结构设计合理,能够对外部激励有良好的振动响应。基于以上分析结果,提出调整运行策略及优化箱体结构设计以避开共振效应。     

高速列车齿轮箱故障诊断技术研究

介绍了高速动车组故障诊断过程和常见故障类型,以弗兰德齿轮箱典型故障为例,详细分析了动车组故障诊断系统的特点,应用小波包分析、粗糙集理论和神经网络等方法,通过优化特征值来改进故障诊断系统,从而提高动车组故障诊断系统的准确性和工作效率.     

高速列车齿轮箱载荷特性分析

以某型动车组齿轮箱为研究对象,建立齿轮箱隔振橡胶的有限元模型,分析载荷频率、振幅及预载荷对橡胶非线性刚度的影响规律。通过吊杆力传感器获得齿轮箱载荷时间历程,分析列车在启动牵引、制动停车、高低速直线运行及坡道运行等典型工况下齿轮箱载荷的时程曲线及载荷变化规律。在数据统计基础上得到齿轮箱趋势载荷对动态载荷及动态载荷谱的影响规律,同时定义疲劳损伤影响参数来分析不同载荷对结构整体损伤的影响程度。研究结果表明,在一定作用频率范围内,橡胶非线性刚度受频率影响较小,随着预载荷的增大而增大;趋势载荷的增大使齿轮箱动载荷幅值呈现出明显的增大趋势;趋势载荷和动态载荷单独作用下的疲劳损伤影响参数值分别为0.04、0.69,载荷谱中舍弃趋势载荷会导致结构疲劳损伤值降低31%。该研究结果在高速列车齿轮箱的仿真分析及国产化研究等方面具有一定参考价值。     

高速列车铝型材模态参数识别及阻尼影响分析

为准确辨识像波纹状铝型材板这样的"空腔铝型板"结构模态,利用力锤敲击方法,获取激励点与响应点之间的频率响应函数并进行模态参数识别。模态参数识别过程中,首先获取了复模态指示函数法、稳态图法两种方法的识别结果,结合声振试验探讨识别结果中声腔模态对结构模态的影响,利用模态判定准则(MAC)验证模态重根;进而根据仿真频率和振型,对比两种模态参数识别结果的准确性;最后,基于仿真验证后的模态参数识别方法,探究阻尼材料对于铝型材模态密度和模态阻尼比的影响。结论表明:对波纹状铝型材板而言,复模态指示函数法结合声振试验分析可获取其真实模态;喷涂4 mm123WF阻尼材料后,模态阻尼比在整个频段内大大提高,模态密度在500 Hz、1 250 Hz和1 600 Hz频段内显著降低;结合我国高速列车车体板件振动实测频谱,建议车体顶板、边顶板、侧墙中部和侧板使用4 mm此类型阻尼材料。     

基于有限元法的列车空调箱体模态分析

由于空调箱体在随列车运行过程中需承受大量振动载荷,容易对空调箱体结构产生破坏,降低使用寿命,所以需对空调箱体进行模态分析.通过模态分析可以得到空调箱体的固有频率和模态振型.通过固有频率的计算可以得到空调箱体在随列车运行过程中自身固定的频率.通过模态振型能够得到空调箱体结构的整体刚度特征,预先发现结构的刚度薄弱区,为结构...     

高速列车齿轮箱动应力分布特性研究

通过在标准动车组齿轮箱关键部位布置应变传感器获得齿轮箱动应力时间历程曲线,结合GPS信号分析高、低速直线运行,牵引状态变化和转矩波动工况下齿轮箱动应力的变化规律。利用雨流计数法统计齿轮箱动应力幅值,并采用核密度估计函数和威布尔分布函数对其进行拟合分析。在此基础上提出组合分布函数来推断动应力最大值并编制动应力扩展谱,最后根据Miner线性累积损伤理论得到不同应力等级对齿轮箱疲劳损伤的贡献量。结果表明,列车运行速度、电机输出转矩对齿轮箱动应力幅值均有不同程度的影响;依据基于核密度函数和威布尔分布函数提出的组合分布函数,求解得到齿轮箱端部动应力最大值为25.43 MPa;根据采用组合分布概率密度函数编制的齿轮箱动应力扩展谱,得到齿轮箱端部在9～17 MPa的应力所产生的疲劳损伤比重约占全部损伤的71.3%,因此在齿轮箱疲劳损伤评估时应关注结构中作用频次高的应力幅值,避免齿轮箱结构的早期疲劳失效。     

高速列车齿轮箱内部流场模拟研究

以高速列车齿轮箱为研究对象,对其运行过程中内部润滑油流场进行数值模拟分析。利用Pumplinx软件采用RNG k-ε湍流模型和齿轮箱内部流场的VOF两相流模型齿轮箱进行数值仿真,同时对齿轮端面节点润滑油浓度进行监测,以获得准稳态下齿轮端面润滑油浓度和齿轮箱有效润滑油浓度变化规律。研究结果表明：在准稳态下,齿轮副转速增加,齿轮箱内有效润滑油浓度先升高后趋于稳定,驱动齿轮端面润滑油浓度增大,从动齿轮端面润滑油浓度减小;润滑油初始油量增加,齿轮箱内有效润滑油浓度近似线性增加,驱动和从动齿轮端面准稳态润滑油浓度逐渐增加。     

齿轮箱箱体结构对其振动模态的影响研究

借助I-DEAS和NASTRAN软件平台对某齿轮箱进行了振动模态分析,研究并讨论了齿轮箱箱体结构型式对振动模态的影响,分析并验证了结构布局、大弧面和加强筋是提高齿轮箱箱体的抗振能力的重要途径,其结论可以为齿轮箱的动态设计提供参考。     

消除高速重载齿轮箱箱体残余应力的体会

我厂是全国唯一生产高速重载齿轮箱的专业厂家,目前生产的齿轮箱箱体主要为铸件或焊接件,箱体内部存在着残余应力,由于残余应力的存在,齿轮箱箱体发生变形,使得齿轮变速器精度下降、漏油,甚至造成重大的设备、人生身故。因此,消除齿轮箱箱体应力,是提高齿轮箱质量,延长使用寿命的关键问题之一。 铸造齿轮箱的箱体形状和材料性质以及铸造技术等,都对残余应力发生影响,其情况是相当复杂的。     

高速列车齿轮箱迷宫密封性能分析优化

基于经验公式,采用流场分析软件FLUENT计算方形迷宫密封的泄漏量;分析方形迷宫密封轴转速、间隙、空腔深度、空腔宽度对其泄漏量的影响,分析圆形迷宫密封、菱形迷宫密封的性能,并将上述分析结构应用于高速列车齿轮箱迷宫密封。研究结果表明:方形迷宫密封泄漏量随着间隙宽度的增加而增加,随着轴转速、空腔深度、空腔宽度的增加而减少;圆形密封随着空腔半径的增加、菱形密封随着空腔夹角的增加其泄漏量均减少;相同工况、截面积的方形、圆形、菱形迷宫密封中,圆形空腔迷宫密封泄漏量最小。根据分析结果对高速列车齿轮箱迷宫密封进行优化,优化后迷宫密封泄漏量明显减小。     

高速列车齿轮箱新型密封结构流体动力学分析

为解决高速列车通过隧道时由于列车走行速度较快导致齿轮箱外界气压低于内部气压,润滑油从齿轮箱内部泄漏的这一问题,利用不同叶轮随轴旋转搅动轴承套筒内部的空气会形成不同压力区的原理,在轴承端盖内部设计一组可随传动轴同步双向转动的叶轮组密封结构。通过三维建模切出流道模型,采用流体力学软件仿真分析叶轮组流道中压力分布和速度分布。结果表明：中部叶轮区域会形成高压区,两侧叶轮会形成低压区,可有明显改善齿轮箱漏油现象;流道中的速度分布没有出现明显的断流、涡流现象。根据流体分析结果,探究密封结构中叶轮组相对最优结构参数,为有关齿轮箱密封结构优化设计提供参考。     

基于Workbench高速动车组用驱动齿轮箱箱体强度分析

针对我国现在所用的高速动车组齿轮箱长期被国外垄断,且面临齿轮箱箱体裂纹故障频发的问题,对高速动车组用铝合金箱体进行重新设计。使用三维建模软件Solid Works创建箱体模型,对所设计箱体在短路和启动两种工况下进行载荷计算,并用有限元分析软件Workbench进行强度分析,仿真试验结果验证了所设计箱体在这两种工况都不会出现塑性变形和裂纹,根据TJ/JW 064—2015评估启动工况的分析结果,证明了所设计箱体满足列车运行的要求。所进行的研究工作对高速动车组齿轮箱的自主研发有重要的参考价值。     

高速动车组列车齿轮箱的故障树分析与仿真

齿轮箱是高速动车组列车驱动系统中的关键零部件,在高速列车运行过程中容易出现故障导致安全隐患。以可靠性理论中的故障树方法为基础,深入分析了高铁齿轮箱的运行特点和故障模式,建立了高铁列车齿轮箱系统失效的故障树模型,进行了定性分析和定量计算,采用蒙特卡罗仿真方法得出了齿轮箱系统的平均寿命,采用框架表示法和规则表示法融合的方式设计出了适于故障树数据处理的知识数据库,有效提高了高铁齿轮箱故障诊断系统的灵敏度和可靠性。     

DTCWPT-TV在高速列车齿轮箱轴承故障诊断中的应用

齿轮箱轴承作为高速列车转向架上的关键部件,其故障特征主要体现在其振动信号中,但是列车运行过程中存在强电磁噪声。针对强背景噪声下信号中故障特征频率的提取,提出双树复小波包变换(Dual Tree Complex Wavelet Package Transform,DTCWPT)和全变差(Total Variation,TV)结合的算法。该算法利用DTCWPT将齿轮箱轴承振动信号分解为不同尺度的信号分量,通过峭度指标选择冲击特征最显著的一个信号分量;针对含噪声的冲击特征,通过对该信号分量的全变差进行稀疏追踪从而得到信号的稀疏优化表示,使得振动信号中的冲击特征得到显著增强。通过构造一仿真信号对稀疏追踪算法的有效性进行了验证,并将该方法与DTCWPT结合并应用于齿轮箱轴承故障诊断中,结果表明:该方法能够很好地提取出信号中的冲击特征,并且频谱中的故障表征明显,能够有效地指导故障诊断。