齿轮箱温升试验方法研究

于　寅,牛亚男（长春轨道客车股份有限公司　,长春　130062）

齿轮箱温升试验方法研究

于寅,牛亚男
（长春轨道客车股份有限公司,长春130062）

摘要：对齿轮箱温升试验方法进行研究，利用传动台模拟齿轮箱在正线运营时的工作状态，总结利用台架完成齿轮箱温升试验的方法，通过一系列试验表明，CRH3型系列动车组齿轮箱空载试验和加载试验的试验方法可靠，满足运用要求。为进一步了解和掌握齿轮箱温升的规律和特点，对保证列车运行安全具有重要意义。

关键词：齿轮箱；温升；试验

0　引言

齿轮箱是高速列车传动系统中的重要组成部件，是将牵引电机的输出扭矩传递给动车轮对的传动装置，其运转状况直接关系到车辆的运行安全。目前，CRH3型系列动车组运用在京津、武广、京沪、哈大等高速客运专线上，目前主要装用弗兰德和福伊特公司齿轮箱，在近年来的高铁运营期间，出现过齿轮箱轴承过热、齿轮箱温度传感器超温报警等故障，对高铁运营秩序造成了较大的影响。采用试验台模拟齿轮箱在正线运营时的工作状态，通过台架试验进一步了解和掌握齿轮箱温升的规律和特点，对保证列车运行安全具有重要意义。

1　齿轮箱温度测试分类

齿轮箱温度测试大致可分成两类：齿轮箱空载试验和齿轮箱加载试验。CRH3型系列动车组齿轮箱空载试验：在列车齿轮箱以最高运营转速运行，待温度达到热平衡时，轴承最高允许温度不超过135℃，润滑油最高允许温度不超过120℃；CRH3型系列动车组齿轮箱加载试验：齿轮箱转速升至最高运营转速后，按额定功率相对应的扭矩加载运转，或者施加最大扭矩，并按额定功率相对应的转速运转，在满功率工况下持续运行不少于1h或达到热平衡，检测轴承和油池温度不超过限值。

2　齿轮箱温升试验方法描述

本处描述的齿轮箱空载试验和加载试验是在传动系统可靠性试验台上进行的。试验台主要包括机械传动系统、电气传动控制系统、电液伺服系统等组成。试验车型范围是动车组和地铁车辆，试验速度为350Km/h，功率范围150-615kw，试验过程中可以实时采集扭矩、转速及温度信息。在非激振条件下，进行齿轮箱的空载测试和加载测试。

传动台通过陪试变流器1从整流柜输出直流母线取电，驱动陪试电机1，陪试电机1与被试齿轮箱低速端连接，通过此驱动方式，可具备空载试验测试条件；被试齿轮箱与陪试齿轮箱高速端相连接，陪试齿轮箱低速端与陪试电机2相连，陪试电机2工作在发电状态，并通过陪试变流器2将能量回馈至直流母线，同时，陪试变流器2控制陪试电机2加载，使被试齿轮箱达到额定运行工况，可具备加载试验测试条件。试验台电气传动控制系统工作原理与CRH3型系列动车组传动系统工作原理相一致，大大提高了台架试验的真实性，最大程度的将齿轮箱运行工况在台架上复现。

试验台测试系统由转速转矩测试系统和温度测试系统组成。转速转矩测试系统采用两台转速扭矩传感器测量被试和陪试齿轮箱的低速轴的扭矩和转速，计算输入、输出功率、效率。温度测试系统由温度采集前端和温度传感器（Pt100）组成。传感器通过齿轮箱箱体上预留的安装孔伸入到箱体内部，近乎接触到齿轮箱大齿轮轴承外圈表面。传感器采集到的数据，传输到温度采集前端并显示出来，完成数据采集工作。此种温度采集方式较之红外点温测试，在测试精度上有了大幅的提升。

3　齿轮箱空载试验实例

CRH3型系列动车组齿轮箱空载试验：将组装好的试验齿轮箱组装在传动台上，在齿轮箱中加入润滑油至齿轮箱油标最高液位处（约5.1L），缓慢启动电机，将转速提升至5900rpm（相当于车速380km/h），齿轮箱运转正常，则开始进行试验，待温度达到热平衡时（热平衡指的是齿轮箱在试验台上连续运转，其温度在20m in内的变化不超过3℃的状态），检测轴承和油池温度。

表1

4　齿轮箱加载试验实例

CRH 3型系列动车组齿轮箱加载试验包括最高转速加载试验和最大扭矩加载试验。根据CRH 3型系列动车组牵引电机额定功率P=615kw，且T=9550P/n（T为扭矩，n为转速）,可计算得出加载试验相应的输入条件。最高转速加载试验：将组装好的试验齿轮箱组装在传动台上，在齿轮箱中加入润滑油至齿轮箱油标最高液位处（约5.1L），缓慢启动电机，将转速提升至5900rpm，扭矩提升至995Nm，齿轮箱运转正常，则开始进行试验，1h后，检测轴承和油池温度。最大扭矩加载试验：缓慢启动电机，将转速提升至1910rpm，扭矩提升至3077Nm，齿轮箱运转正常，则开始进行试验，1h后，检测轴承和油池温度。

表2

5　温升试验过程中的其它测试

温升试验过程中，除了对齿轮箱和油池的温度进行实时监测之外，还需要对齿轮箱的异常噪音进行监测，噪声采用声压级评定时，应按照GB/T8542-1987中附录A的规定执行，采用声功率级评定时应按照GB/T6404.1的规定执行。声功率级应满足公式：

LWA≤77.1+12.3*lgP

式中LWA为声功率级数值，P为额定功率的数值。

试验结束后，还应检查齿轮箱零部件不应发生损坏或外观变形，连接处不应出现松动、漏油等现象。

6　总结

本文针对利用传动系统可靠性试验台完成齿轮箱温升试验进行阐述，试验台可真实模拟齿轮箱在正线运营时的工作状态，试验数据可靠，满足了高速动车组的需求。

参考文献：

[1]TB/T3143-2013.动车组用驱动齿轮箱[S].

[2]张文忠.新一代高速动车组CRH380C轴温检测系统[J].机车电传动，2012(06).

[3]沈豪.上海轨道交通2号线车辆齿轮箱国产化研制和试验[J].城市轨道交通研究，2012.