高速动车组用鼓形齿式联轴器强度分析
高速动车组用鼓形齿式联轴器强度分析
联轴器是高速动车组转向架驱动部分的关键部件。文章提出了350km/h高速动车组用鼓形齿式联轴器结构方案,并利用软件采用语言的参数化建模方法对其形状复杂的关键部件进行了强度分析,分析过程按照启动时平衡及位移较大2种工况进行计算。结果表明,结构方案满足设计要求。
鼓形齿式联轴器(WN联轴器)是在直齿联轴器的基础上发展而成的一种新型齿式联轴器,是目前国内齿式联轴器的换代产品。这种联轴器由于有齿长方向的鼓度,改 善了齿对的接触情况,因此,具有传动能力大、角位移大、传动平稳、效率好、寿命长等优点,已广泛用于冶金机械、矿山机械、运输机械等传动行业。在铁路行业,联轴器广泛应用于地铁、轻轨车辆和高速动车组,它与转向架总体紧密相连,是驱动系统的关键部件,也是转向架的设计难点。在350km/h高速动车组关键技术的预研过程中,结合转向架的总体要求,提出了采用鼓形齿式联轴器作为驱动系统的解决方案
联轴器的鼓形齿外形较特别,现有论文对其进行强度分析时,建模一般采用从Pro/E或其他三维软件导入的方法,很容易出现数据点丢失现象。因此,本文采用一种较为准确的语言的参数化建模方法。参数化设计是用参数来表示零件的尺寸和属性,工程技术人员可以通过改变参数的值来修改零件的大小、形状和属性。在联轴器建模的程序编写过程中,有2点需要考虑:(1)鼓形齿的成形。考虑到鼓形齿的齿廓线为标准齿廓线,所以首先可以根据齿廓线方程确定线上的离散点,再用(样条)功能连接点形成齿廓线。(2)内齿圈齿形的确定。考虑到软件的接触分析包含面2面接触、点2面接触、点2点接触3种,可将内齿圈的齿廓线简化为与鼓形齿啮合于分度圆线的直齿廓。
联轴器存在3种位移:径向、角向与轴向运行过程中往往不是以某种工况单独存在,而是2种或者3种以上工况的叠加。一般来讲,径向与轴向位移总是伴随着旋转位移的产生,且旋转位移对联轴器的受力有直接影响。所以在分析时,考虑到联轴器传递的力启动工况大于运转工况,计算过程按照启动时的2种工况进行分析:工况一是启动时联轴器平衡工况;工况二是启动时联轴器角向位移较大为115°工况启动时联轴器平衡工况与较大旋转位移工况相比,其接触强度的较大值均发生在接触部位中 心
(1)轮对较低2阶的振型主要表现为车轴的扭转和一次弯曲,其频率与车辆悬挂系统的低阶振动频率相差较远,避免了共振现象的发生。(2)车辆运行速度低于临界速度时,弹性体轮对模型的横向运动比刚性体轮对模型的横向运动衰减得慢。(3)考虑轮对弹性变形后,车辆的临界速度有所降低。本文仿真计算表明,降低幅度不超过5。因此,轮对弹性变形特征对车辆运动稳定性能的影响不大。
