岳 伟

(太原重工轨道交通设备有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

随着城市人口的增多，现代城市基础建设的加快，越来越多的城市开始建设地铁，地铁也成为了人们日常出行的新方式。作为一种与人们出行息息相关的交通工具，地铁安全的重要性不言而喻，车体各部分的质量都会影响轨道车辆的整体安全性。而轨道交通齿轮箱属于轨道交通车辆的动力部分，其质量对于车辆运行的安全性有着极大的影响，因此在轨道齿轮箱的制造与检修中，质量控制是非常重要的，除了应加强加工和检修过程中的质量控制外，对于已生产或已检修完成的齿轮箱，需要进行空载试车来对其质量进行验证。

在实际试车过程中，由于诸多因素的影响，虽然试车数据均满足试验要求，但其变动性比较大，使得试车结果不能准确地反映齿轮箱实际情况。

通过对整个试车系统进行分析，结合以往试车情况，发现不同型号的齿轮箱试车时，其箱体支撑高度及输出轴轴承支撑跨度有所区别，为探究造成试车数据差异的外部因素，现假设齿轮箱支撑高度及车轴支撑跨度对试车结果会产生明显影响，同时由于装配的差异，输出轴支撑工装与输出轴的对中性也会对试车结果产生影响。

本文以天津地铁一号线齿轮箱试车为例针对以下三个因素来分析其对试车结果的影响：①输出轴的对中性;②车轴齿轮箱被支撑高度;③输出轴轴承支撑跨度。

1 试车方案

天津地铁一号线的齿轮箱箱体采用整体铸造或者焊接箱体，二级斜齿圆柱齿轮传动，其传动比为6.06。该齿轮箱已运行10年，达到大修年限，需对其箱体进行完全分解，并且检查齿轮、甩油环等关键零部件磨损及变形情况，最后对轴承及密封件完全更换。检修完成后，对每一台齿轮箱均需进行空载试车，以确保装配质量满足试验要求。

齿轮箱的空载试车要求其在未加载荷的情况下按试车大纲在不同转速下运行一定时间，并记录每个转速下轴承和齿轮箱的温度、振动及运行噪声。图1为轨道齿轮箱专用试车台，采用高速端驱动的方式，采用鼓形联轴器将高速轴与电机相连接，输出端支撑采用SKF 22226EK轴承，为减少拆装轴承对车轴造成的损伤，需将车轴加长以便装配轴承，高速端在齿轮箱吊杆处采用专用支撑进行支撑，根据齿轮箱实际运行时的情况，对高速端及输出端以合适高度支撑。

图1 轨道齿轮箱专用试车方案

2 试车过程

按照表1所示进行整个试车过程的设计，共分为4个部分：第一部分按表1各项因素良好一行所示，将对中性、支撑高度及输出轴支撑跨度参数调到与表1一致；第二、第三、第四部分分别改变对中性、支撑高度、输出轴支撑跨度，这样来单独对比各参数对于试车的影响。对于四部分的试车过程均按照图2要求进行：1 000 r/min正转5 min，2 000 r/min正转30 min，3 345 r/min正转5 min，然后以同样的转速及时间进行反转，在试车过程中分别记录各轴承温度变化、振动及噪声。

表1 试车影响因素设计

图2 试车过程要求

该部分试车均采用同一台齿轮箱，每次试车结束后要保证温度冷却到室温。

3 试车结果

3.1 试车结果评价指标

对箱体装配质量的评价在试车过程中主要看温度(℃)、振动(mm/s)和噪声(dB)。

温度主要是轴承的温度，天津地铁齿轮箱共有4盘轴承，其中输入级两盘，输出级两盘，在试车中应分别记录4盘轴承在不同转速及运行时间所对应的温度，试车中轴承温度能够切实反映轴承游隙调整是否合适、轴承装配是否到位；另外还应记录油温，油温的温升能够反映一些齿轮啮合及其润滑的情况，也是评价齿轮箱质量的一个指标。

振动及噪声也可以综合反映齿轮装配质量，但振动和噪声却容易受其他因素干扰，因此振动和噪声可以作为评价影响因素的重要指标。

3.2 温度对比

图3、图4和图5分别是输入级、输出级和油温在4种试车工况下的数据。对比图3、图4可以看出：对中性差时对温度影响很大，其余3种情况下温度明显偏低，且温升平稳，能够客观反映齿轮箱正常运行时的温度变化。由图5可以看出：依然是对中性差时的油温明显高于其余3种工况，可见对中性对于温度影响比较大。

图3输入级温度对比图4输出级温度对比

3.3 振动对比

图6为箱体的振动情况，分析齿轮箱在4种试车工况下的振动情况，在支撑高度较高的情况下，振动最大，对中性差和跨度大的情况次之，故支撑高度对振动影响最大，对中性及跨度对振动也有所影响，所以试车时，若无法排除这种情况，将无法判断振动变大的原因是由轴承及齿轮的装配这种内因引起还是由试车台这种外因引起。

图5油温对比图6箱体振动对比

3.4 噪声对比

图7为噪声在4种试车工况下的对比，可以看出，支撑高度及跨度对噪声有明显影响，而对中性对噪声影响相对较小，由于外部原因引起的噪声过大，会干扰对齿轮箱正常运转产生的声音的判断，因此在设计一种新型齿轮箱试车方案时，应控制好支撑高度及跨度，尽量减小噪声以保证试车结果对齿轮箱质量的客观反映。

图7 试车噪声对比

4 结语

综上，影响齿轮箱试车结果的外部因素为输出轴的对中性、车轴齿轮箱被支撑高度和输出车轴轴承支撑跨度。其中，对中性对温度、振动和噪声均有所影响，对温度影响较大；支撑高度及支撑跨度对箱体振动和噪声有较大影响。因此对于现有试车台，在针对不同型号的齿轮进行式车时应注意选取合适的尺寸及公差，尽可能地降低整个试车台的支撑高度，并缩短输出轴两端轴承支撑的跨度。设计合理的装配工艺，保证试车工装的装配精度，以保证的试车结果可准确反映齿轮箱的装配质量。