浏览全部资源
扫码关注微信
地铁齿轮箱球墨铸铁和铝合金箱体强度及试验对比分析
Comparative Analysis of Strength and Test of Nodular Cast Iron and Aluminum Alloy Boxes for Metro Gearboxes
- 机械传动 2023年47卷第9期 页码：103-114
- 作者机构：
北京市地铁运营有限公司， 北京 100044
- 作者简介：
胡志强（1965— ），男，北京人，高级工程师；主要研究方向为城市轨道交通车辆设计与运营维护技术；bjtulx@163.com。
- 基金信息：国家重点研发计划项目(2020YFB1600700)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.015
中图分类号：纸质出版日期：2023-09-15，
收稿日期：2023-03-14，
修回日期：2023-03-31，
扫 描 看 全 文
胡志强,赵媛媛,李熙.地铁齿轮箱球墨铸铁和铝合金箱体强度及试验对比分析[J].机械传动,2023,47(09):103-114.
Hu Zhiqiang,Zhao Yuanyuan,Li Xi.Comparative Analysis of Strength and Test of Nodular Cast Iron and Aluminum Alloy Boxes for Metro Gearboxes[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):103-114.
胡志强,赵媛媛,李熙.地铁齿轮箱球墨铸铁和铝合金箱体强度及试验对比分析[J].机械传动,2023,47(09):103-114. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.015.
Hu Zhiqiang,Zhao Yuanyuan,Li Xi.Comparative Analysis of Strength and Test of Nodular Cast Iron and Aluminum Alloy Boxes for Metro Gearboxes[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):103-114. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.015.
摘要
针对中国标准地铁120B车型齿轮箱箱体，建立了有限元仿真模型，利用有限元法分别对铝合金和球墨铸铁箱体进行了疲劳强度、静强度、安全鼻强度计算；通过对比分析，得出各工况下铝合金箱体最大等效应力均大于球墨铸铁箱体，差值最大比例为36.3%；对铝合金和球墨铸铁箱体进行了静强度和型式试验的对比，结果表明，铝合金箱体的最大应力大于球墨铸铁箱体，差值比例为8.3%，铝合金箱体的最大声功率和振动值均不小于球墨铸铁箱体，但轴承平均温度下降10 ℃左右；尽管铝合金箱体强度弱于球墨铸铁箱体，但整体安全系数较高，仍能满足使用寿命33年或960万千米的要求。对铝合金箱体的适用性进行分析可知，球墨铸铁和铝合金均可以用于地铁齿轮箱，两种材料各有优劣，在设计时可根据车辆具体要求进行优先偏向选择。
Abstract
A finite element simulation model is established for the gearbox body of 120B metro vehicle model in China. The fatigue strength
static strength and safe nose strength of aluminum alloy and nodular cast iron gearbox are calculated by the finite element method. The results show that the maximum equivalent stress of aluminum alloy case is larger than that of nodular cast iron
and the maximum difference ratio is 36.3%. The static strength and type test of aluminum alloy and nodular cast iron box are compared. The results show that the maximum stress of aluminum alloy case is greater than that of the ductile iron
and the difference ratio is 8.3%. The maximum sound power and vibration value of the aluminum alloy case are greater than that of the nodular cast iron case
but the average bearing temperature decreases by about 10 ℃. Although the strength of the aluminum alloy case is weaker than that of the nodular cast iron case
the overall factor of safety of the aluminum alloy case is higher than that of the nodular cast iron case
which can still meet the service life of 33 years or 9.6 million kilometers requirements. In this study
the applicability of aluminum alloy box is analyzed. The results show that both the aluminum ductile iron and the aluminum alloy can be used in metro gearboxes; both materials have their own advantages and disadvantages
and priority selection can be made during design based on the specific requirements of the vehicle.
关键词
标准地铁箱体仿真计算试验轻量化
Keywords
Standard metroCaseSimulation calculationTestLightweight
references
唐飞龙，赖森华，于青松.系列化中国标准地铁列车综述［J］.电力机车与城轨车辆，2021，44（5）：1-8.
TANG Feilong，LAI Senhua，YU Qingsong.Overview of serialized China standard metro train［J］.Electric Locomotives & Mass Transit Vehicles，2021，44（5）：1-8.
常小磊.齿轮箱测试信号的分析与研究［J］.科技信息，2012（36）：164-165.
CHANG Xiaolei.Analysis and research of gearbox test signal［J］.Science and Technology Information，2012（36）：164-165.
李邦国.动车组制动系统箱体类部件轻量化设计方法［J］.中国铁道科学，2018，39（6）：112-118.
LI Bangguo.Lightweight design method for box components of EMU braking system［J］.China Railway Science，2018，39（6）：112-118.
裴帮，李志远，李学飞，等.基于响应面法的地铁齿轮箱箱体时变可靠性研究［J］.机械传动，2023，47（2）：142-148.
PEI Bang，LI Zhiyuan，LI Xuefei，et al.Research on time-dependent reliability of subway gearboxes based on the response surface method［J］.Journal of Mechanical Transmission，2023，47（2）：142-148.
王富民，李捷，杨建伟，等.地铁齿轮箱箱体模态及谐响应分析［J］.机械传动，2015，39（9）：146-150.
WANG Fumin，LI Jie，YANG Jianwei，et al.Modal and harmonic response analysis of subway gearbox housing［J］.Journal of Mechanical Transmission，2015，39（9）：146-150.
邱星慧，杨建伟，陈忠伟.刚柔耦合地铁齿轮传动系统振动响应分析［J］.机械传动，2018，42（3）：85-89.
QIU Xinghui，YANG Jianwei，CHEN Zhongwei.Analysis of vibration response of rigid-flexible coupled subway gear transmission system ［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（3）：85-89.
陈欢，徐宏海.跨座式单轨列车齿轮箱箱体模态分析［J］.设备管理与维修，2022（23）：34-37.
CHEN Huan，XU Honghai.Modal analysis of gearbox of straddle monorail train［J］.Plant Maintenance Engineering，2022（23）：34-37.
侯建文，张会杰.100%低地板轻轨车辆齿轮箱箱体强度分析及试验［J］.内燃机与配件，2019（17）：70-71.
HOU Jianwen，ZHANG Huijie.Strength analysis and test of gearbox body of 100% low floor light rail vehicle［J］.Internal Combustion Engine & Parts，2019（17）：70-71.
范乃则，李博文，许大为，等.基于Abaqus城轨列车用齿轮传动系统箱体强度分析［J］.机械传动，2020，44（4）：120-124.
FAN Naize，LI Bowen，XU Dawei，et al.Strength analysis of gearbox for urban rail train based on Abaqus［J］.Journal of Mechanical Transmission，2020，44（4）：120-124.
范乃则，田华军，裴帮，等.客运机车轻量化齿轮箱研发［J］.机械传动，2017，41（4）：172-175.
FAN Naize，TIAN Huajun，PEI Bang，et al.Research and development of lightweight gearbox for passenger locomotive［J］.Journal of Mechanical Transmission，2017，41（4）：172-175.
赵军华，李敏.基于ANSYS的机车铸铝齿轮箱体结构强度有限元分析［J］.机械传动，2016，40（3）：124-126.
ZHAO Junhua，LI Min.Finite element analysis of the structural strength of locomotive cast aluminum gearbox casing based on ANSYS［J］.Journal of Mechanical Transmission，2016，40（3）：124-126.
全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会.轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验：GB/T 21563—2018［S］.北京：中国标准出版社，2018：7-10.
National Technical Committee for Standardization of Traction Electrical Equipment and Systems.Railway applications—rolling stock equipment—shock and vibration tests：GB/T 21563—2018［S］.Beijing：Standards Press of China，2018：7-10.
中国铁路总公司.交流传动机车球墨铸铁齿轮箱体暂行技术条件：TJ/JW 065—2015［S］.北京：中国铁路总公司，2015：4-5.
China State Railway Group Co.，Ltd..Temporary technical conditions for ductile iron gear box of AC locomotive：TJ/JW 065—2015［S］.Beijing：China State Railway Group Co.，Ltd.，2015：4-5.
中国铁路总公司.交流传动机车铸铝合金齿轮箱体暂行技术条件：TJ/JW 064—2015［S］.北京：中国铁路总公司，2015：1-6.
China State Railway Group Co.，Ltd..Temporary technical conditions for cast aluminum alloy gear box of AC locomotive：TJ/JW 064—2015［S］.Beijing：China State Railway Group Co.，Ltd.，2015：1-6.
赵永翔，杨冰，彭佳纯，等.铁道车辆疲劳可靠性设计Goodman-Smith图的绘制与应用［J］.中国铁道科学，2005，26（6）：6-11.
ZHAO Yongxiang，YANG Bing，PENG Jiachun，et al.Drawing and application of Goodman-Smith diagram for the design of railway vehicle fatigue reliability［J］.China Railway Science，2005，26（6）：6-11.
全国铸造标准化技术委员会.铸件 尺寸公差、几何公差与机械加工余量：GB/T 6414—2017［S］.北京：中国标准出版社，2017：4-6.
National Technical Committee for Foundry Standardization.Castings—dimensional tolerances and geometrical tolerances and machining allowances：GB/T 6414—2017［S］.Beijing：Standards Press of China，2017：4-6.
黄智勇，陈伟.高速列车传动齿轮箱箱体强度分析和试验［J］.机车车辆工艺，2004（1）：17-19.
HUANG Zhiyong，CHEN Wei.Strength analysis and testing of high-speed train transmission gearbox cases［J］.Locomotive & Rolling Stock Technology，2004（1）：17-19.
铁道行业内燃机车标准化技术委员会.动车组用驱动齿轮箱：TB/T 3134—2013［S］.北京：中国铁道出版社，2013：6-7.
Technical Committee for Standardization of Railway Industry Diesel Locomotive.Drive gearbox for EMU：TB/T 3134—2013［S］.Beijing：China Railway Press，2013：6-7.
0
浏览量
18
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies