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設 計 文 件 9600kW電力機車齒輪箱型式試驗大綱 項目編號 項目名稱 編 制 審 核 批 準 版本記錄 版本號 修改內容 修訂時間 作者 備注 1.0 編制 2010-06-30 目 次 1 簡介 1 2 試驗目的、范圍 1 3 試驗原理 1 3.1 機械封閉式 1 3.2 電封閉式 1 4 試驗方案 1 4.1 機械封閉式 2 4.2 電封閉式 2 5 試驗條件 2 5.1 試驗環(huán)境 2 5.2 試驗儀器 2 6 試驗內容 2 6.1 試驗前準備 2 6.2 空載跑合試驗 3 6.3 額定轉速加載試驗 3 6.4 傳動效率測試 4 6.5 溫升試驗 4 6.6 耐久性試驗 5 6.7 超負荷試驗 5 6.8 試驗后檢查 6 7 試驗報告 6 附表1 齒輪箱試驗前記錄表 7 附表2 齒輪箱空載跑合試驗記錄表 8 附表3 齒輪箱額定轉速加載試驗記錄表 9 附表4 傳動效率測試記錄表 10 附表5 溫升試驗記錄表 11 附表6 耐久性試驗記錄表 12 附表7 超負荷試驗記錄表 13 9600kw電力機車齒輪箱型式試驗大綱 第7頁 共12頁 1 簡介 本試驗大綱為9600kW大功率電力機車使用的抱軸的單級圓柱齒輪箱制定，齒輪箱將安裝在轉向架構架上的牽引電機的功率傳遞給車輪，小齒輪軸和電機軸過盈裝配到一起，大齒輪和車軸過盈裝配到一起，齒輪箱車軸端與抱軸箱螺栓連接并通過抱軸箱軸承支撐在車軸上，齒輪箱電機端與電機螺栓連接并通過電機吊掛裝置吊掛在轉向架構架上。 2 試驗目的、范圍 為確保齒輪箱正常裝車運行，首件新研制的齒輪箱必須在室內試驗臺上對其進行測試，測試的項點有：空載跑合試驗、額定轉速加載試驗、傳動效率測試、溫升試驗、耐久性試驗、超負荷試驗。考察并記錄齒輪箱的密封性能、軸承潤滑效果及溫升、油池溫升、噪聲等主要性能指標。 3 試驗原理 3.1 機械封閉式 采用低能耗的封閉功率流方式，其中由扭矩加載器施加動態(tài)扭矩載荷，在封閉系統中產生封閉扭矩。電機驅動整個系統運行所需要的功率，只用來克服全系統的功率損耗。整個調速控制系統采用變頻調速控制，可進行無級調速、無級加載。 3.2 電封閉式 齒輪箱采用背靠背的連接方式，兩臺齒輪箱分別連接兩臺電機，其中一臺作為驅動電機，另一臺作為負載電機。試驗過程中，驅動電機功率通過兩臺背靠背齒輪箱帶動負載電機發(fā)電，兩臺電機采用共直流母線技術，實現功率電封閉。 4 試驗方案 試驗方案擬采用機械封閉和電封閉兩種方案中的一種。電封閉較機械封閉具有節(jié)能效果好、占地面積少、維護成本低、振動噪音小、無污染（廢水、廢油）、傳動環(huán)節(jié)少、故障率低、操縱性好等優(yōu)點，但電封閉的投資成本較高。 4.1 機械封閉式 圖1 機械封閉式試驗方案 4.2 電封閉式 圖2 電封閉式試驗方案 5 試驗條件 5.1 試驗環(huán)境 試驗環(huán)境的溫度為0℃～40℃，相對濕度為10％～85％。 5.2 試驗儀器 試驗儀器主要有：扭矩轉速傳感器、半導體點溫計、非接觸測溫儀、聲級計、風速計、風機。 6 試驗內容 6.1 試驗前準備 試驗齒輪箱在進行試驗之前，應對齒輪箱稱重，檢查軸承的軸向游隙和齒輪副嚙合側隙，將測量值記錄于附表1《齒輪箱試驗前記錄表》中。試驗前測量值須滿足檢測項目合格值，否則不能進行試驗直至檢查合格為止。 6.2 空載跑合試驗 將試驗用齒輪箱按照試驗要求組裝到試驗臺上，在齒輪箱中加入潤滑油至油標上的最高油位，緩慢轉動電機，檢查轉動是否均勻正常，不應有異常碰擊、強烈摩擦聲或轉不動的情況，否則應找出原因，加以排除之后才允許繼續(xù)試驗。試驗按表1中的轉速及時間進行，齒輪箱正反向各空載跑合一次。（“正轉”定義：由試驗齒輪箱車輪側看向電機側，車軸順時針旋轉；“反轉”定義：由試驗齒輪箱車輪側看向電機側，車軸逆時針旋轉。） 表1 空載跑合試驗轉速及時間表 車軸轉速/rpm 64 240 318 510 594 對應列車速度/km·h-1（新輪） 15 55 75 120 140 運轉時間/min 5 10 30 5 5 在試驗過程中，需要記錄下齒輪箱油池、齒輪箱各軸承部位的溫度（本大綱中所說的軸承溫度是指所測的軸承外圈溫度）、環(huán)境溫度和齒輪箱各密封部位滲漏情況，并監(jiān)測試驗過程中齒輪箱噪聲有無異常，將試驗數據記錄于附表2《齒輪箱空載跑合試驗記錄表》中。 在本試驗過程中，要求各部位溫度變化正常，齒輪箱運轉過程中沒有異常聲音，齒輪箱各密封部位無潤滑油滲漏，各部位溫度不得高于90℃。若在試驗中齒輪箱出現故障或零件損壞，能在0.5h內排除故障則可繼續(xù)試驗；若檢修時間超過0.5h，則試驗重新進行。 試驗完成后，放出齒輪箱中的潤滑油，重新加入新的潤滑油，以便繼續(xù)進行試驗。 6.3 額定轉速加載試驗 將試驗齒輪箱組裝在試驗臺上，在齒輪箱中加入潤滑油至規(guī)定的油位，緩慢轉動電機，檢查轉動是否均勻正常，不應有異常碰擊、摩擦聲或轉不動的情況，否則應立即停機找出原因，加以排除之后才允許繼續(xù)試驗。試驗按表2對齒輪箱進行加載試驗，試驗中齒輪箱在額定速度75 km/h（車軸轉速318rpm）下正反向各一次。試驗中需用風扇以30km/h的風速對試驗齒輪箱進行冷卻。 表2 額定轉速加載試驗扭矩及時間表 加載扭矩/N·m 運轉時間/min 1946 10 3890 10 5837 10 7004 10 7782 10 試驗時記錄各檔的時間、轉速、扭矩、齒輪箱油池、齒輪箱各軸承部位的溫度（本大綱中所說的軸承溫度是指所測的軸承外圈溫度），環(huán)境溫度和齒輪箱各密封部位滲漏情況，并監(jiān)測試驗過程中齒輪箱噪聲有無異常，將試驗數據記錄于附表3《齒輪箱額定轉速加載試驗記錄表》中。 在試驗過程中，要求各部位溫度變化正常，齒輪箱運轉過程中沒有異常聲音，各密封部位無潤滑油滲漏，各部位溫度不得高于110℃。 試驗完成后，放出齒輪箱中的潤滑油，重新加入新的潤滑油，以便繼續(xù)進行試驗。 6.4 傳動效率測試 按表3對齒輪箱進行傳動效率測試試驗，試驗中齒輪箱在額定速度75km/h（車軸轉速318rpm）下正反向各一次。試驗中需用風扇以30km/h的風速對試驗齒輪箱進行冷卻。 表3 額定轉速傳動效率測試試驗扭矩及時間表 加載扭矩/N·m 運轉時間/h 1945 達到熱平衡（約2小時） 3890 達到熱平衡（約2小時） 5837 達到熱平衡（約2小時） 7004 達到熱平衡（約2小時） 7782 達到熱平衡（約2小時） 在每級加載扭矩的試驗過程中，每10分鐘記錄1次2個扭矩傳感器的數據，填入附表4《傳動效率測試記錄表》中。 6.5 溫升試驗 在試驗臺上對齒輪箱進行溫升試驗，齒輪箱按表4進行加載試驗正反向各一次。試驗中需用風扇以30km/h的風速對試驗齒輪箱進行冷卻。 表4 溫升試驗扭矩及時間表 車軸轉速/rpm 318（列車速度75km/h） 510（列車速度120km/h） 594（列車速度140km/h） 加載扭矩/N·m 7782 4852 4166 運轉時間/h 達到熱平衡（約6小時） 達到熱平衡（約6小時） 達到熱平衡（約6小時） 試驗過程中，記錄下齒輪箱油池、齒輪箱各軸承部位的溫度、環(huán)境溫度和齒輪箱各密封部位滲漏情況，并監(jiān)測試驗過程中齒輪箱噪聲有無異常，記錄在附表5《溫升試驗記錄表》中。 在試驗過程中，要求各部位溫度變化正常，齒輪箱運轉過程中沒有異常聲音，各密封部位無潤滑油滲漏，各部位溫度不得高于110℃。 6.6 耐久性試驗 在試驗臺上對齒輪箱進行耐久性試驗，試驗中需用風扇以30km/h的風速對試驗齒輪箱進行冷卻。試驗按表5進行正反向運轉各一次。 表5 疲勞加載試驗轉速及時間表 車軸轉速/rpm 318 加載扭矩/N·m 7782 運行時間/h 24 在試驗過程中，需要記錄下齒輪箱油池、齒輪箱各軸承部位的溫度、環(huán)境溫度和齒輪箱各密封部位滲漏情況，并監(jiān)測試驗過程中齒輪箱噪聲有無異常，將試驗數據記錄在附表6《耐久性試驗記錄表》中。 在本試驗過程中，要求各部位溫度變化正常，齒輪箱運轉過程中沒有異常聲音，各密封部位無潤滑油滲漏，各部位溫度不得高于110℃。 試驗完成后，放出齒輪箱中的潤滑油，重新加入新的潤滑油，以便繼續(xù)進行試驗。 6.7 超負荷試驗 在耐久性試驗臺上對試驗齒輪箱進行超負荷試驗，齒輪箱在額定轉速75km/h（車軸轉速318rpm）下進行試驗，按表6進行加載試驗，正反向各一次。試驗中需用風扇以30km/h的風速對試驗齒輪箱進行冷卻。 表6 扭矩超載試驗施加載荷及時間 施加的載荷/N·m 運轉時間/min 8560 10 9338 10 試驗過程中，記錄下齒輪箱油池、齒輪箱各軸承部位的溫度、環(huán)境溫度和齒輪箱各密封部位滲漏情況，并監(jiān)測試驗過程中齒輪箱噪聲有無異常，記錄在附表7《扭矩超載試驗記錄表》中。 在耐久性試驗臺上對試驗齒輪箱進行超負荷試驗，齒輪箱在額定扭矩7782N·m下進行試驗，按表7在不同轉速下進行試驗，正反向各一次。試驗中需用風扇以30km/h的風速對試驗齒輪箱進行冷卻。 表7 轉速超載試驗施加載荷及時間 車輛運行速度km/h 運轉時間/min 75（車軸轉速318rpm） 10 120（車軸轉速510rpm） 10 140（車軸轉速594rpm） 10 試驗過程中，記錄下齒輪箱油池、齒輪箱各軸承部位的溫度、環(huán)境溫度和齒輪箱各密封部位滲漏情況，并監(jiān)測試驗過程中齒輪箱噪聲有無異常，記錄在附表8《轉速超載試驗記錄表》中。 在試驗過程中，要求各部位溫度變化正常，齒輪箱運轉過程中沒有異常聲音，各密封部位無潤滑油滲漏，各部位溫度不得高于110℃。 6.8 試驗后檢查 以上全部試驗完成之后，對試驗齒輪箱進行檢查，并做好相應的檢查記錄。 6.8.1 檢查軸承軸向游隙，并記錄其所測量值。 6.8.2 檢查齒輪副側隙，并記錄其所測量值。 6.8.3 放出潤滑油，檢查磁性油堵上的吸附物，并提取油樣進行油品分析，提供分析報告。 6.8.4 分解齒輪箱，檢查齒面，不能有點蝕、擦傷、粘著等現象。 6.8.5 檢查齒輪及齒形相關誤差，若有必要，對齒輪進行分析并提供檢查報告。 6.8.6 檢查軸承磨損狀態(tài)，若有必要，由軸承供應商對軸承進行分析并提供報告。 7 試驗報告 試驗報告應包含以下內容： （1） 試驗目的； （2） 試驗設備； （3） 試驗原理； （4） 試驗內容； （5） 試驗數據及結果； （6） 試驗結論。 9600kW電力機車齒輪箱型式試驗大綱 第16頁 共13頁 附表1 齒輪箱試驗前記錄表 齒輪箱試驗前記錄表 檢驗項目 齒輪箱總重/kg 軸承軸向游隙 齒輪副嚙合側隙/mm 小軸承/mm 大軸承/mm 合格值 ≤ 8 測量值 附表2 齒輪箱空載跑合試驗記錄表 齒輪箱空載跑合試驗記錄表 齒輪箱編號 室溫（℃） 轉向 試驗日期 試驗者姓名 車軸轉速 /rpm 時間 /min 各處溫度（℃） 密封情況 噪聲 聲音有 無異常 備 注 大軸承（M） 大軸承（W） 小軸承（M） 小軸承（W） 箱體 大密封（M） 大密封（W） 小密封（M） 小軸承座（W） 64 5 240 10 318 30 510 5 齒輪箱跑合試驗過程中 異常情況描述或停機說明 備注：以上表格中的M指齒輪箱的電機側；W指齒輪箱的車輪側。 附表3 齒輪箱額定轉速加載試驗記錄表 齒輪箱額定轉速加載試驗記錄表 齒輪箱編號 室溫 轉向 車軸轉速 試驗時間 試驗者姓名 轉矩/rpm 1945 3890 5837 7004 7782 時間/min 溫度 （℃） 大軸承（M） 大軸承（W） 小軸承（M） 小軸承（W） 箱體 噪聲 備注 特殊情況說明 附表4 傳動效率測試記錄表 齒輪箱傳動效率測試記錄表（車軸轉速：318rpm） 齒輪箱編號 室溫 轉向 試驗時間 試驗者姓名 轉矩 傳感器 扭矩/N·m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1946 傳感器I 傳感器II 3890 傳感器I 傳感器II 5837 傳感器I 傳感器II 7004 傳感器I 傳感器II 7782 傳感器I 傳感器II 備注 特殊情況說明 附表5 溫升試驗記錄表 齒輪箱溫升試驗記錄表 轉向： 室溫（℃）： 工況 時間/h 溫度（℃） 密封情況 備 注 大軸承（M） 大軸承（W） 小軸承（M） 小軸承（W） 潤滑油 大密封（M） 大密封（W） 小密封（M） 小軸承座（W） 扭矩7782Nm，轉速318rpm 6 扭矩4852Nm，轉速510rpm 6 扭矩4166Nm，轉速594rpm 6 備注：表中M是指電機側；W是指車輪側，轉向的規(guī)定與空載試驗時規(guī)定的一致。 附表6 耐久性試驗記錄表 齒輪箱耐久性試驗記錄表（施加的載荷：7782N·m） 車軸轉速：318rpm 轉向： 室溫（℃）： 時間/h 溫度（℃） 密封情況 備 注 大軸承（M） 大軸承（W） 小軸承（M） 小軸承（W） 潤滑油 大密封（M） 大密封（W） 小密封（M） 小軸承座（W） 24 備注：表中M是指電機側；W是指車輪側，轉向的規(guī)定與空載試驗時規(guī)定的一致。 附表7 扭矩超載試驗記錄表 齒輪箱扭矩超載試驗記錄表 車軸轉速：318rpm 轉向： 室溫（℃）： 施加的載荷/N·m 溫度（℃） 密封情況 備 注 大軸承（M） 大軸承（W） 小軸承（M） 小軸承（W） 潤滑油 大密封（M） 大密封（W） 小密封（M） 小軸承座（W） 8560 9338 備注：表中M是指電機側；W是指車輪側，轉向的規(guī)定與空載試驗時規(guī)定的一致。 附表8 轉速超載試驗記錄表 齒輪箱轉速超載試驗記錄表 施加的扭矩：7782N·m 轉向： 室溫（℃）： 車軸轉速 溫度（℃） 密封情況 備 注 大軸承（M） 大軸承（W） 小軸承（M） 小軸承（W） 潤滑油 大密封（M） 大密封（W） 小密封（M） 小軸承座（W） 318 510 594 備注：表中M是指電機側；W是指車輪側，轉向的規(guī)定與空載試驗時規(guī)定的一致。