高速列车传动齿轮箱性能检测系统设计与开发

论文摘要

目前,我国高速列车正在迅速的发展,在交通运输业中扮演着越来越重要的角色。作为关键部件之一,高速列车传动齿轮箱的性能直接影响到了高速列车的行车安全性以及动力学性能,所以齿轮箱出厂之前的性能检测环节至关重要。本文致力于开发一套高速列车传动齿轮箱的性能检测系统以满足检测需要。齿轮箱的性能主要由振动、噪声等测试量来间接反映。本文介绍了齿轮箱的结构、关键部件特征频率计算、齿轮及轴承振动特性及分析方法、齿轮箱噪声特性及分析方法。齿轮箱性能检测试验台采用了共直流母线运行方式,运行过程中加载电机将产生电能回馈给直流母线,增加了能量的利用率。根据检测要求,设计了跑合试验、油位试验、空载试验、额定转速加载试验、最高转速加载试验、疲劳加载试验、超负荷加载试验的试验内容。设计了温度、振动、噪声测试方案,在试验过程中测试温度、箱体振动、轴振动、噪声声功率级、绘制温升曲线、绘制伯德图确定齿轮箱临界转速、绘制扭矩-效率曲线、绘制箱体时频域图,找出特征频率处的幅值。性能检测系统包括测控子系统和远程监测子系统。测控子系统包括：用户登录及管理模块、试验选择模块、PLC控制模块、设备通讯模块、数据采集模块、数据库模块以及试验结果模块。远程监测子系统包括：系统设置模块、实时监测模块以及历史数据查询模块。测控子系统基于LabVIEW平台开发,实现了海量数据的采集、处理及分析。远程监测子系统基于B/S网络结构,客户端通过Internet连接到服务器,实现远程监测。本系统采用Oracle数据库来管理试验信息及数据,包括齿轮箱参数、用户信息、试验运行曲线、检测标准以及试验结果。本系统具有良好的人机界面,操作简单规范,能够很好的完成测试要求。所测数据稳定可靠,为进一步建立标准提供了良好的数据支持。经测试,本系统能够很好地满足高速列车传动齿轮箱性能检测的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的理论意义和应用价值
• 1.2 研究现状及发展趋势
• 1.2.1 高铁传动齿轮箱性能检测
• 1.2.2 自动检测系统
• 1.2.3 噪声测试
• 1.3 论文的主要研究问题和工作
• 1.3.1 论文的主要研究问题
• 1.3.2 论文的主要工作
• 2 高速列车传动齿轮箱性能检测系统的理论基础
• 2.1 高速列车传动齿轮箱概述及特征频率计算
• 2.1.1 高速列车传动齿轮箱概述
• 2.1.2 关键部件特征频率计算
• 2.2 齿轮箱振动及其分析方法
• 2.2.1 齿轮振动
• 2.2.2 滚动轴承振动
• 2.2.3 振动信号的时域分析方法
• 2.2.4 振动信号的频域分析方法
• 2.3 噪声及其分析方法
• 2.3.1 噪声的物理量度
• 2.3.2 噪声的频谱分析
• 2.4 本章小结
• 3 高速列车传动齿轮箱性能检测方案设计
• 3.1 试验台系统原理图
• 3.2 试验内容设计
• 3.3 温度测试方案设计
• 3.3.1 温度测点方案设计
• 3.3.2 温度数据采集、分析及入库
• 3.4 箱体及轴振动测试方案设计
• 3.4.1 箱体振动测试方案设计
• 3.4.2 轴振动测试方案设计
• 3.5 噪声测试方案设计
• 3.6 本章小结
• 4 高速列车传动齿轮箱性能检测系统设计
• 4.1 系统整体构架
• 4.2 测控子系统硬件设计
• 4.2.1 系统硬件结构图
• 4.2.2 PLC控制模块
• 4.2.3 通讯模块
• 4.2.4 数据采集仪
• 4.2.5 传感器
• 4.3 测控子系统软件设计
• 4.3.1 编程语言介绍
• 4.3.2 用户登录及管理模块
• 4.3.3 试验选择模块
• 4.3.4 数据采集模块
• 4.3.5 数据库模块
• 4.4 远程监测子系统
• 4.4.1 系统的实现模式
• 4.4.2 系统功能模块
• 4.5 本章小结
• 5 高速列车传动齿轮箱性能检测系统实现
• 5.1 系统界面
• 5.2 用户登录及管理
• 5.3 齿轮箱型号选择及参数设定
• 5.4 试验选择
• 5.5 数据采集
• 5.6 试验数据
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢