于　寅,牛亞男（長春軌道客車股份有限公司　,長春　130062）

齒輪箱溫升試驗方法研究

于寅,牛亞男
（長春軌道客車股份有限公司,長春130062）

摘要：對齒輪箱溫升試驗方法進行研究，利用傳動臺模擬齒輪箱在正線運營時的工作狀態(tài)，總結(jié)利用臺架完成齒輪箱溫升試驗的方法，通過一系列試驗表明，CRH3型系列動車組齒輪箱空載試驗和加載試驗的試驗方法可靠，滿足運用要求。為進一步了解和掌握齒輪箱溫升的規(guī)律和特點，對保證列車運行安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：齒輪箱；溫升；試驗

0　引言

齒輪箱是高速列車傳動系統(tǒng)中的重要組成部件，是將牽引電機的輸出扭矩傳遞給動車輪對的傳動裝置，其運轉(zhuǎn)狀況直接關(guān)系到車輛的運行安全。目前，CRH3型系列動車組運用在京津、武廣、京滬、哈大等高速客運專線上，目前主要裝用弗蘭德和福伊特公司齒輪箱，在近年來的高鐵運營期間，出現(xiàn)過齒輪箱軸承過熱、齒輪箱溫度傳感器超溫報警等故障，對高鐵運營秩序造成了較大的影響。采用試驗臺模擬齒輪箱在正線運營時的工作狀態(tài)，通過臺架試驗進一步了解和掌握齒輪箱溫升的規(guī)律和特點，對保證列車運行安全具有重要意義。

1　齒輪箱溫度測試分類

齒輪箱溫度測試大致可分成兩類：齒輪箱空載試驗和齒輪箱加載試驗。CRH3型系列動車組齒輪箱空載試驗：在列車齒輪箱以最高運營轉(zhuǎn)速運行，待溫度達到熱平衡時，軸承最高允許溫度不超過135℃，潤滑油最高允許溫度不超過120℃；CRH3型系列動車組齒輪箱加載試驗：齒輪箱轉(zhuǎn)速升至最高運營轉(zhuǎn)速后，按額定功率相對應的扭矩加載運轉(zhuǎn)，或者施加最大扭矩，并按額定功率相對應的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，在滿功率工況下持續(xù)運行不少于1h或達到熱平衡，檢測軸承和油池溫度不超過限值。

2　齒輪箱溫升試驗方法描述

本處描述的齒輪箱空載試驗和加載試驗是在傳動系統(tǒng)可靠性試驗臺上進行的。試驗臺主要包括機械傳動系統(tǒng)、電氣傳動控制系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)等組成。試驗車型范圍是動車組和地鐵車輛，試驗速度為350Km/h，功率范圍150-615kw，試驗過程中可以實時采集扭矩、轉(zhuǎn)速及溫度信息。在非激振條件下，進行齒輪箱的空載測試和加載測試。

傳動臺通過陪試變流器1從整流柜輸出直流母線取電，驅(qū)動陪試電機1，陪試電機1與被試齒輪箱低速端連接，通過此驅(qū)動方式，可具備空載試驗測試條件；被試齒輪箱與陪試齒輪箱高速端相連接，陪試齒輪箱低速端與陪試電機2相連，陪試電機2工作在發(fā)電狀態(tài)，并通過陪試變流器2將能量回饋至直流母線，同時，陪試變流器2控制陪試電機2加載，使被試齒輪箱達到額定運行工況，可具備加載試驗測試條件。試驗臺電氣傳動控制系統(tǒng)工作原理與CRH3型系列動車組傳動系統(tǒng)工作原理相一致，大大提高了臺架試驗的真實性，最大程度的將齒輪箱運行工況在臺架上復現(xiàn)。

試驗臺測試系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測試系統(tǒng)和溫度測試系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測試系統(tǒng)采用兩臺轉(zhuǎn)速扭矩傳感器測量被試和陪試齒輪箱的低速軸的扭矩和轉(zhuǎn)速，計算輸入、輸出功率、效率。溫度測試系統(tǒng)由溫度采集前端和溫度傳感器（Pt100）組成。傳感器通過齒輪箱箱體上預留的安裝孔伸入到箱體內(nèi)部，近乎接觸到齒輪箱大齒輪軸承外圈表面。傳感器采集到的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綔囟炔杉岸瞬@示出來，完成數(shù)據(jù)采集工作。此種溫度采集方式較之紅外點溫測試，在測試精度上有了大幅的提升。

3　齒輪箱空載試驗實例

CRH3型系列動車組齒輪箱空載試驗：將組裝好的試驗齒輪箱組裝在傳動臺上，在齒輪箱中加入潤滑油至齒輪箱油標最高液位處（約5.1L），緩慢啟動電機，將轉(zhuǎn)速提升至5900rpm（相當于車速380km/h），齒輪箱運轉(zhuǎn)正常，則開始進行試驗，待溫度達到熱平衡時（熱平衡指的是齒輪箱在試驗臺上連續(xù)運轉(zhuǎn)，其溫度在20m in內(nèi)的變化不超過3℃的狀態(tài)），檢測軸承和油池溫度。

表1

4　齒輪箱加載試驗實例

CRH 3型系列動車組齒輪箱加載試驗包括最高轉(zhuǎn)速加載試驗和最大扭矩加載試驗。根據(jù)CRH 3型系列動車組牽引電機額定功率P=615kw，且T=9550P/n（T為扭矩，n為轉(zhuǎn)速）,可計算得出加載試驗相應的輸入條件。最高轉(zhuǎn)速加載試驗：將組裝好的試驗齒輪箱組裝在傳動臺上，在齒輪箱中加入潤滑油至齒輪箱油標最高液位處（約5.1L），緩慢啟動電機，將轉(zhuǎn)速提升至5900rpm，扭矩提升至995Nm，齒輪箱運轉(zhuǎn)正常，則開始進行試驗，1h后，檢測軸承和油池溫度。最大扭矩加載試驗：緩慢啟動電機，將轉(zhuǎn)速提升至1910rpm，扭矩提升至3077Nm，齒輪箱運轉(zhuǎn)正常，則開始進行試驗，1h后，檢測軸承和油池溫度。

表2

5　溫升試驗過程中的其它測試

溫升試驗過程中，除了對齒輪箱和油池的溫度進行實時監(jiān)測之外，還需要對齒輪箱的異常噪音進行監(jiān)測，噪聲采用聲壓級評定時，應按照GB/T8542-1987中附錄A的規(guī)定執(zhí)行，采用聲功率級評定時應按照GB/T6404.1的規(guī)定執(zhí)行。聲功率級應滿足公式：

LWA≤77.1+12.3*lgP

式中LWA為聲功率級數(shù)值，P為額定功率的數(shù)值。

試驗結(jié)束后，還應檢查齒輪箱零部件不應發(fā)生損壞或外觀變形，連接處不應出現(xiàn)松動、漏油等現(xiàn)象。

6　總結(jié)

本文針對利用傳動系統(tǒng)可靠性試驗臺完成齒輪箱溫升試驗進行闡述，試驗臺可真實模擬齒輪箱在正線運營時的工作狀態(tài)，試驗數(shù)據(jù)可靠，滿足了高速動車組的需求。

參考文獻：

[1]TB/T3143-2013.動車組用驅(qū)動齒輪箱[S].

[2]張文忠.新一代高速動車組CRH380C軸溫檢測系統(tǒng)[J].機車電傳動，2012(06).

[3]沈豪.上海軌道交通2號線車輛齒輪箱國產(chǎn)化研制和試驗[J].城市軌道交通研究，2012.