日本铁路车辆(动车)中传递驱动力的齿轮传动装置大多数采用一级减速器。齿轮传动装置由通过联轴器连接到牵引电机的小齿轮、安装在轴上的齿轮和齿轮箱组成。在这些旋转部件中，日本主要使用圆锥滚子轴承。安装在小齿轮轴上的2套圆锥滚子轴承被称为小齿轮轴承，用于将小齿轮轴支承于齿轮箱。同样地，安装在大齿轮轴上的2套圆锥滚子轴承被称为大齿轮轴承，用于支承大齿轮轴。这些轴承由齿轮飞溅出的齿轮油进行润滑。在这些轴承中，小齿轮轴承的转速高于大齿轮轴承的转速，因此，在滚子端面与内圈挡边的接触面处，小齿轮轴承的滑动速度高于大齿轮轴承。在小齿轮轴承中，滚子端面与内圈挡边的润滑不足可能会导致金属与金属间接触而发生卡死现象。为了防止小齿轮轴承卡死和提高齿轮传动装置的可靠性，除了管理润滑油外，还应正确控制轴承游隙。尽管在装配齿轮传动装置时，轴承游隙通常调整在规定范围内，但在车辆行驶过程中，由于轴承周边部件的温度变化，其可能会从初始值发生改变。此外，轴承游隙改变的趋势和量值也会发生变化，这取决于轴承初始游隙和环境温度。通过对小齿轮轴承进行基本的运转试验，Takahashi等在年已研究并发布过轴承温度和转矩在各种运转条件、润滑条件和轴承游隙下的差异化反应：轴承转矩和来自轴承的发热量会随着齿轮油温度的降低、齿轮油流速的增大和轴承游隙的减小而增大。另一方面，上述研究在齿轮油循环润滑下进行，所以在齿轮飞溅润滑下实际齿轮传动装置上安装的小齿轮轴承的性能和行为存在许多未经验证的项目。因此，在本研究中通过对实际齿轮传动装置进行台架运转试验，研究了轴承初始游隙和环境温度对轴承温度和转矩的影响。此外，在齿轮传动装置运转过程中，轴承游隙的变化由轴承周边部件的温度变化估算出来。

本次研究所用的齿轮传动装置试验台如图1所示。这种运转试验机的结构是一根小齿轮轴由一个电机通过一个柔性凸缘轴联轴器带动旋转，采用一个实际的齿轮传动装置作为试验台。齿轮传动装置连接到一根轴上，并由轴两端的2套轴承和悬挂齿轮箱的连杆机构进行支承。电机额定功率为22kW，额定转速为r/min。鼓风机安装在齿轮传动装置和支承轴承附近，以便在运转试验过程中发热时对其进行冷却。

图1齿轮传动装置试验台

试验的齿轮传动装置的技术参数见表1，齿轮传动装置的示意图如图2所示。减速齿轮机构由一个左旋小齿轮和一个右旋大齿轮组成。小齿轮轴上的小齿轮两侧安装小齿轮轴承，用于将小齿轮轴支承于齿轮箱。大齿轮轴上的大齿轮两侧安装大齿轮轴承，用于支承大齿轮轴。小齿轮轴承的内圈安装在小齿轮轴上，大齿轮轴承的内圈安装在大齿轮轴上。这些轴承的外圈过盈安装到齿轮箱的轴承座上。齿轮箱采用铝合金制成，齿轮油储存在齿轮箱内。

表1试验的齿轮传动装置的技术参数

图2试验的齿轮传动装置的示意图

当齿轮传动装置运转时，可测试其温度、振动加速度和小齿轮轴的转速和转矩(图)。总共在7处位置用K型热电偶进行温度测量，包括小齿轮轴承和大齿轮轴承的外径面、齿轮箱的表面、齿轮油和环境的温度。采用压电加速度计测量小齿轮轴承处的振动加速度。采用光电旋转探测器测量小齿轮轴转速。根据电机的电流值计算小齿轮轴转矩。此外，采用小型温度数据记录仪测量小齿轮轴端部温度(图4)。

图测试项目(箭头所指为齿轮传动装置各部位的温度)

图4小齿轮轴端部的测量

在本研究中重点

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