16256

16256

طراحي گيربكس قطار پر سرعت بر اساس استانداردها و محدوديت‌هاي اين نوع از قطارها

كارشناسي ارشد

ماشين هاي ريلي

خرداد 1395

دكتر حبيب اله ملاطفي

راه آهن

چكيده كاهش زمان سفرها خصوصا سفرهاي بين‌شهري يكي از اصلي‌ترين موارد رقابت مدهاي حمل و نقل مي‌باشد. حمل و نقل ريلي كه به دليل امنيت بالا و قيمت مناسب خود جايگاه ويژه‌اي در كشورهاي جهان دارد، بايد با افزايش سرعت ناوگان جايگاه خود را ارتقا بخشد. از اين منظر راه‌آهن كشور به حضور قطارهاي پرسرعت در ناوگان خود نياز دارد. در اين تحقيق به طراحي جعبه‌دنده‌ بر اساس مشخصات قطار پرسرعت ICE 3 پرداخته شده است. دو جز اصلي جعبه‌دنده به ترتيب اولويت چرخدنده و محور مي‌باشند. براي طراحي چرخدنده ابتدا بايد پيش‌تصميم‌هايي از جمله انتخاب جنس اتخاذ گردد. در ميان انواع فولادها، فولادهاي كربن دهي شده به دليل مقاومت سايشي بالاي خود انتخابي بهينه براي ساخت چرخدنده‌ها مي‌باشند. براي طراحي اوليه‌ي چرخدنده‌ها از استاندارد آگما استفاده شده است كه اين طرح اوليه نياز به تاييد دارد. طراحي چرخدنده بر اساس استحكام قطعه در برابر تنش‌هاي تماسي و خمشي صورت مي‌گيرد. براي تاييد طرح اوليه مقدار تنش‌هاي بحراني آن از روش المان محدود با استفاده از نرم‌افزار آباكوس بدست آمده و با مقادير پيش‌بيني شده مقايسه مي‌گردد. براي اعتبار سنجي، طرح بر اساس دو استاندارد معتبر ايزو و دين با استفاده از نرم‌افزار كيس‌سافت نيز تحليل مي‌شود تا اعتبار آن بر اساس استانداردهاي ديگر نيز مشخص گردد. پس از نهايي شدن طراحي چرخدنده‌ها، به طراحي محور بر اساس معيارهاي خستگي پرداخته مي‌شود. طرح اوليه‌ي محور بر اساس معيار گودمن مشخص مي‌گردد و سپس اعتبار اين طرح با استفاده از نرم‌افزار كيس‌سافت بر اساس استانداردهاي معتبر آگما و دين بررسي مي‌شود. در نهايت اجزاي ديگر جعبه‌دنده نظير بلبرينگ و كوپلينگ انتخاب مي‌گردند و پس از نهايي شدن قطر محور تغيير فرم و فركانس تشديد آن به عنوان پارامتر طراحي بررسي مي‌گردد. واژه‌هاي كليدي: قطارپرسرعت، جعبه‌دنده، چرخدنده، المان محدود، استاندارد

1395/10/20

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: One of the most major parameters in the competition between transportation modes is decreasing travel times specifically for intercity journeys. Railway transportation is supposed to promote its position by increasing the speed of vehicles since it has gained a special importance due to its high level of safety an​d suitable price. With this regard, the railway system of the country requires high speed trains. In this study, the high speed train ICE-3 gearbox has been designed. The first an​d second main elements of gearbox are gear an​d shaft respectively. In order to design a gearbox, pre-decisions such as material selection are to be made first. Among all types of steel, carburized steel- for its high wear strength is the optimal choice in producing gears. AGMA standard has been employed in the primary design of gears which requires to be verified. The design of gears is based on contact an​d bending strengths. Finite element analysis through ABAQUS software has been implemented in the procedure of design to verify the stresses an​d has been compared to the predicted magnitudes. To validate the results, the gears have also been analyzed utilizing KISSsoft considering two authentic standards namely DIN an​d ISO. After finalizing the design of gears, the Shaft has been designed according to fatigue criteria. The primary design of the Shaft has been determined by Goodman criterion an​d validated via KISS soft with respect to DIN an​d AGMA standards. Finally, the other parts of gearbox such as ball bearings an​d coupling have been selected an​d after finalizing the shaft diameter, deflection an​d its resonance frequency have been investigated as the design variable. Keywords: High speed train, gearbox, gear, finite element, standard.