基于载荷谱的三峡升船机齿条疲劳寿命评估

作者：陈卓; 师陆冰; 阎晓青; 汤伟毕; 李学飞; 刘忠明^*

来源：机械传动, 2023, 47(05): 158-166.

DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.05.024

• 三峡升船机
• 齿轮齿条
• 载荷谱
• 疲劳寿命
• 安全系数

针对三峡升船机齿轮齿条在全寿命周期内可能面临疲劳失效的问题，基于驱动电动机以及同步轴转矩计算出的齿轮齿条载荷，构建了包含受力齿面、载荷循环次数的齿条载荷谱；结合齿条的S-N曲线、Miner线性累积损伤准则，计算了齿条在设计寿命35年内的损伤度及剩余疲劳寿命。此外，采用累积迭代法计算了齿条的接触、弯曲安全系数，实现了齿条实际载荷与设计载荷下安全系数的相互对比与运行安全性能验证。研究表明，齿条上齿面的啮合次数较多，其概率为73.03%；在设计寿命内，齿条上齿面的接触疲劳总损伤度为1.65×10-12，按载荷谱的总循环次数为1.87×1017；齿条上齿面的弯曲疲劳总损伤度为8.15×10-14，按载荷谱的总循环次数为3.78×1018，齿条在设计寿命35年后具有很长的剩余疲劳寿命；齿条的接触安全系数SH=2.958，弯曲安全系数SF=8.106，均大于所选取的较高可靠度下的最小安全系数与设计载荷下的计算安全系数，升船机齿条的安全裕量充足。研究丰富了超大模数齿轮齿条疲劳寿命领域的相关研究，为三峡升船机的运行维护提供了理论基础和数据支撑。

• 单位
  长江三峡通航管理局; 郑州机械研究所有限公司