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应用研究轨道交通材料第3卷第6期2024年12月

文章编号：2097-1923(2024)06-0073-06D0I:10.3969/j.issn.2097-1923.2024.06.012

主动齿轮轴微动磨损与轴承过盈量关系分析与研究

李喆，李睿，蔡磊，林佳民²

（1.中车大连机车车辆有限公司，辽宁大连116045；

2.大连交通大学，辽宁大连116028）

摘要：针对半悬挂结构电力机车的主动齿轮轴与轴承配合处发现的磨损，分析了损伤区域的宏

观与微观形貌，确认了微动磨损为主要损伤模式，通过有限元分析软件建立了齿轮轴微动磨损仿

真模型。研究发现，过盈量对微动磨损有显著影响，当过盈量控制在0.040~0.082mm时，可有效

降低磨损，延长零部件使用寿命。利用ANSYS软件对不同过盈量下的齿轮轴与轴承配合进行了

仿真计算，并与理论计算结果进行了对比，误差较小。此外，还考虑了温度对轴承游隙的影响，通

过理论计算和有限元分析，得出了温升导致的游隙变化量。该研究为优化电力机车驱动装置设

计，减少微动磨损提供了依据，对行业具有指导意义。

关键词：主动齿轮轴；轴承；微动磨损；过盈配合；轴承游隙；有限元分析

中图分类号：U260.331文献标志码：A

参考文献引用格式：李喆，李睿，蔡磊，等.主动齿轮轴微动磨损与轴承过盈量关系分析与研究[J].

轨道交通材料,2024,3（6）：73-78.

0引言1主动齿轮轴微动磨损

半悬挂结构电力机车驱动装置主要由牵引电1.1宏观损伤区域分析

机、抱轴箱、齿轮箱、主动齿轮、从动齿轮等组成。驱主动齿轮为带端齿结构的实心轴齿轮，在机构

动装置为单级斜主动齿轮传动，牵引电机为滚动抱运转过程中，主动齿轮A点与从动齿轮啮合受弯曲

轴结构，驱动扭矩从电机轴通过薄板联轴器传递给应力,B点与轴承为过盈配合，C点与薄板联轴器端

主、从动齿轮，主动齿轮轴两端分别装配轴承。其齿啮合受扭转应力，如图1所示。

中，齿轮组件是传递功率的核心部件，不仅为转动零

件提供稳固的支撑，而且高效地传递扭矩和弯矩。

主动齿轮轴与轴承间为过盈配合，在驱动装置

运转过程中,齿轮轴与轴承之间的接触面会出现周B

期性振幅相对运动而造成磨损，这种磨损被称作微

动磨损。微动磨损普遍存在于各种机械装备的运行

中,是关键零部件失效的重要原因之一。微动一般

是在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变图1主动齿轮受力分析

载荷作用下，接触表面间发生的振幅在微米量级的该主动齿轮在拆解检修时发现磨损，主要失效

相对运动。形式表现为齿轮轴异常磨损，齿轮轴中间部位尺寸

本文针对半悬挂结构电力机车驱动装置的齿轮合格、外观状态良好；两端磨损处尺寸超差，损伤痕

轴出现严重微动磨损的现象，建立了齿轮轴微动磨迹沿轴承座周向分布，如图2所示。

损有限元仿真模型，研究了过盈量对微动磨损与轴对拆解后的齿轮轴开展检测与分析,发现齿轮

承游隙的影响，确定了可以有效减缓齿轮轴微动磨轴承座处出现的损伤痕迹沿轴承座周向呈条带分

损的过盈量区间。布,每条带宽12mm左右，损伤形貌部分区域表现

收稿日期：202408-08为坑状和凸起包状，如图3所示。

第一作者简介：李喆(1987一）,男，本科，高级工程师，主要研究方对拆解配对轴承开展检测与分析，发现轴承内

向为机车转向架检修技术。圈外表面可见明显的高温灼热痕迹，呈棕黄、蓝紫