齿轨铁路变安装距齿轮齿条副齿面磨损分析

徐颖杰; 郑鹏; 刘云峰; 高杨; 徐文博

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2022.09.018

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齿轨铁路变安装距齿轮齿条副齿面磨损分析

试验分析 | 更新时间：2022-09-26

- 齿轨铁路变安装距齿轮齿条副齿面磨损分析
- Wear Analysis of Tooth Surface of Rack-and-pinion with Variable Mounting Distance for Rack Railway
- 机械传动 2022年46卷第9期页码：132-139
- 作者机构：
  
  1.郑州大学机械与动力工程学院，河南郑州 450001
  2.郑州机械研究所有限公司，河南郑州 450001
  3.北京华电力拓能源科技有限公司，北京 100035
  4.火箭军装备部驻长治地区军事代表室，山西长治 046012
- 作者简介：
  
  徐颖杰（1987— ），女，河南新密人，博士研究生，工程师；研究方向为摩擦磨损、齿轮寿命预测。
  郑鹏（1976— ），男，河南漯河人，教授，博士研究生导师；研究方向为精密测量技术与仪器、智能制造与质量过程控制技术、光学三维检测技术等。
- 基金信息：
  
  交通运输部项目(SXHXGZ-SCJ-2020-1┫中国机械科学研究总院基金项目┣AZDJJ6012107-2;AZDJJ6012108-2)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.09.018
  中图分类号：
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徐颖杰,郑鹏,刘云峰等.齿轨铁路变安装距齿轮齿条副齿面磨损分析[J].机械传动,2022,46(09):132-139.

Xu Yingjie,Zheng Peng,Liu Yunfeng,et al.Wear Analysis of Tooth Surface of Rack-and-pinion with Variable Mounting Distance for Rack Railway[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(09):132-139.
徐颖杰,郑鹏,刘云峰等.齿轨铁路变安装距齿轮齿条副齿面磨损分析[J].机械传动,2022,46(09):132-139. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.09.018.

Xu Yingjie,Zheng Peng,Liu Yunfeng,et al.Wear Analysis of Tooth Surface of Rack-and-pinion with Variable Mounting Distance for Rack Railway[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(09):132-139. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.09.018.

摘要

齿轮齿条副是齿轨铁路的关键驱动部件，掌握齿轨车辆运行过程中齿轮齿条副齿面的磨损状况和规律，有利于保证齿轨车辆的平稳安全运行。为此，分析了Strub齿轨形式的齿轮齿条副变安装距传动过程，并对变安装距传动关键参数进行了计算；引入安装距步长和滑移距离步长，将变安装距齿轮齿条副连续传动过程离散化处理，构建了变安装距齿轮齿条副齿面磨损体积和磨损深度数学模型；为了验证数学模型的准确性，进行了齿条磨损试验验证；结合具体实例，分析了不同参数对齿面磨损的影响，得到了影响齿面磨损量的关键因子及其影响规律。结果表明，齿面磨损深度实测值与所建模型理论值变化规律一致，验证了磨损数学模型的准确性。研究发现，齿条齿顶处磨损最为严重，选用变位系数较大的齿轮有利于减小齿条齿面磨损量。

Abstract

As rack-and-pinion is the key driving part of rack railway， mastering the wear condition and law of the gear rack pair tooth surface during the operation of the gear rail vehicle is conducive to ensuring the smooth and safe operation of the gear rail vehicle. For this purpose， the process of variable mounting distance transmission of rack-and-pinion in the form of Strub rack railway is analyzed， and the key parameters of variable mounting distance transmission are calculated accordingly； by introducing the mounting distance step and slip distance step， the continuous transmission process of rack and pinion pair with variable mounting distance is discretized， and the mathematical model of wear volume and wear depth of tooth surface of variable installation distance rack-and-pinion is constructed； in order to verify the accuracy of the mathematical model， rack wear test is carried out； combined with concrete examples， the influence of different parameters on tooth surface wear is analyzed to obtain the key factors affecting the wear of tooth surface and their influencing rules. The results show that the measured value of tooth surface wear depth is consistent with the theoretical value of the model， which verifies the accuracy of the model. As the wear at the top of the rack teeth is the most serious， choosing the gear with larger displacement coefficient is conducive to reducing the wear of the rack tooth surface.

关键词

齿轨铁路变安装距齿轮齿条磨损模型

Keywords

Rack railwayVariable mounting distanceRack-and-pinionWear model

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