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        動(dòng)車組齒輪箱乳化分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

        2020-09-10 07:22:44李建宮垂玉趙田明鄭世偉
        內(nèi)燃機(jī)與配件 2020年24期

        李建 宮垂玉 趙田明 鄭世偉

        摘要:針對(duì)某型號(hào)動(dòng)車組齒輪箱潤(rùn)滑油乳化問題進(jìn)行調(diào)查分析及故障再現(xiàn)試驗(yàn),優(yōu)化齒輪箱密封結(jié)構(gòu)。

        Abstract: Based on the investigation and analysis of the emulsification problem of lubricating oil in the gearbox of a certain type of emu and fault recurrence test, the sealing structure of the gearbox was optimized.

        關(guān)鍵詞:齒輪箱;潤(rùn)滑油;乳化;密封

        Key words: gear box;lubricating oil;emulsion;seal

        中圖分類號(hào):U266? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1674-957X(2020)24-0053-03

        1? 問題描述

        2018年12月以來,配屬?gòu)V州局的某型動(dòng)車組共發(fā)生7起齒輪箱潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象,見圖1,詳細(xì)信息見表1。配屬鄭州局的某型動(dòng)車組共發(fā)生22起齒輪箱潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象,詳細(xì)信息見表2。上述問題均發(fā)生在下雪天氣。

        2? 原因分析

        2.1 控制原理(機(jī)理)/機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)及差異分析

        某型動(dòng)車組齒輪箱包括G304、G307、G332型號(hào)的齒輪箱,均采用“迷宮”密封型式。3種齒輪箱大軸端密封結(jié)構(gòu)完全相同。另外一種某型動(dòng)車組齒輪箱采用“迷宮+輕接觸唇”密封型式,兩種結(jié)構(gòu)對(duì)比見圖2-圖4。

        2014年12月至2016年3月,某型動(dòng)車組齒輪箱發(fā)生潤(rùn)滑油乳化,經(jīng)調(diào)查分析,原因?yàn)檠┧剀囕S卸荷槽甩入GW側(cè)密封結(jié)構(gòu)。結(jié)合高級(jí)修對(duì)其GW側(cè)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,避免端蓋與軸直接形成迷宮,解決了齒輪箱潤(rùn)滑油乳化問題。

        2.2 現(xiàn)車調(diào)查分析情況

        對(duì)發(fā)生乳化的齒輪箱當(dāng)日軸溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,齒輪箱溫度曲線均平滑無異常,入庫(kù)檢查齒輪箱狀態(tài)良好。

        2.3 地面調(diào)查分析情況

        為再現(xiàn)運(yùn)用過程中某平臺(tái)動(dòng)車組齒輪箱潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象,進(jìn)一步調(diào)查確認(rèn)問題原因,對(duì)某平臺(tái)動(dòng)車組齒輪箱開展了故障再現(xiàn)試驗(yàn)(淋水試驗(yàn)),試驗(yàn)臺(tái)見圖5,試驗(yàn)工況如下:

        靜態(tài)淋水位置:PM、GM、GW側(cè)密封上方;

        動(dòng)態(tài)淋水位置:GW、GM側(cè)密封上方,齒輪箱正上方,PM側(cè)密封上方,見圖6-圖9。

        淋水流量:5L/min,水壓0.2MPa;

        動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)J剑阂妶D10,先正轉(zhuǎn)30min,再反轉(zhuǎn)30min;

        最高轉(zhuǎn)速:某型,1343rpm;某型,1075rpm。

        2.3.1 某型動(dòng)車組齒輪箱淋水試驗(yàn)

        對(duì)齒輪箱PM側(cè)、GW側(cè)、GM側(cè)密封上方各進(jìn)行15min靜態(tài)淋水試驗(yàn),齒輪箱潤(rùn)滑油無乳化變色現(xiàn)象。(表3)

        對(duì)齒輪箱GW側(cè)密封上方進(jìn)行動(dòng)態(tài)淋水試驗(yàn),試驗(yàn)開始后約5min,齒輪箱潤(rùn)滑油發(fā)生乳化現(xiàn)象。對(duì)潤(rùn)滑油取樣檢測(cè),其水含量為0.812%(失效管理標(biāo)準(zhǔn)0.1%)。清洗齒輪箱,繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)淋水試驗(yàn)。GM側(cè)密封上方淋水,齒輪箱潤(rùn)滑油無乳化變色現(xiàn)象。齒輪箱正上方淋水試驗(yàn),齒輪箱潤(rùn)滑油無乳化變色現(xiàn)象,但GW蓋有局部乳化現(xiàn)象,PM蓋有水滴。擦拭后進(jìn)行PM側(cè)密封上方淋水試驗(yàn),正轉(zhuǎn)30min后乳化油未乳化,但PM蓋內(nèi)有大量水滴;反轉(zhuǎn)30min后潤(rùn)滑油乳化,取樣檢測(cè),其水含量為0.141%。

        2.3.2 某型動(dòng)車組齒輪箱淋水試驗(yàn)

        對(duì)齒輪箱PM側(cè)進(jìn)行淋水試驗(yàn),潤(rùn)滑油未乳化,拆解檢查PM蓋有少量水滴,對(duì)潤(rùn)滑油取樣檢測(cè),水含量為0.093%。

        2.3.3 小結(jié)

        某平臺(tái)動(dòng)車組GW側(cè)密封在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下密封性能較低,外界雪水容易進(jìn)入齒輪箱導(dǎo)致齒輪箱潤(rùn)滑油乳化,同時(shí)PM側(cè)密封結(jié)構(gòu)如長(zhǎng)期處于淋水狀態(tài),也會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油發(fā)生乳化。

        2.4 分析結(jié)論

        通過以上分析及試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果可知,導(dǎo)致某平臺(tái)動(dòng)車組齒輪箱潤(rùn)滑油乳化的原因?yàn)檠┧剀囕S卸荷槽甩入GW側(cè)密封進(jìn)入齒輪箱內(nèi)部,同時(shí)PM側(cè)密封性能較弱亦存在導(dǎo)致齒輪箱潤(rùn)滑油乳化的風(fēng)險(xiǎn)。(圖11)

        3? 整治方案

        結(jié)合高級(jí)修對(duì)GW及PM側(cè)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,將迷宮環(huán)加長(zhǎng),使之與端蓋形成“迷宮”。

        4? 方案驗(yàn)證

        為驗(yàn)證優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的密封性能,對(duì)密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的CRH6A平臺(tái)動(dòng)車組齒輪箱開展淋水試驗(yàn),試驗(yàn)工況與故障再現(xiàn)試驗(yàn)相同,齒輪箱潤(rùn)滑油未出現(xiàn)乳化現(xiàn)象,僅端蓋有少量冷凝水,潤(rùn)滑油水含量與新油一致(新油含水量0.064%,CRH6A型動(dòng)車組齒輪箱淋水試驗(yàn)后含水量0.065%,CRH6F型動(dòng)車組齒輪箱淋水試驗(yàn)后含水量0.068%)。對(duì)比原結(jié)構(gòu),密封性能改善明顯。

        5? 結(jié)束語(yǔ)

        為進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)化后密封結(jié)構(gòu)可否滿足線路持續(xù)運(yùn)行,對(duì)某平臺(tái)動(dòng)車組齒輪箱GW側(cè)密封開展淋水耐久試驗(yàn),試驗(yàn)條件與故障再現(xiàn)試驗(yàn)相同,正反轉(zhuǎn)各30min,循環(huán)進(jìn)行,持續(xù)時(shí)間12h(如潤(rùn)滑油發(fā)生乳化則停止試驗(yàn)并記錄乳化時(shí)間)。試驗(yàn)結(jié)束后,齒輪箱潤(rùn)滑油未發(fā)生乳化。對(duì)潤(rùn)滑油取樣化驗(yàn),潤(rùn)滑油水含量0.061%,優(yōu)化后密封結(jié)構(gòu)可滿足一整個(gè)交路雨雪天氣工況運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn):

        [1]馬玉強(qiáng).高速動(dòng)車組齒輪箱的負(fù)壓試驗(yàn)研究[J].機(jī)車車輛工藝,2016(6).

        [2]王本濤.某型號(hào)齒輪箱漏油故障分析及處理[J].機(jī)車車輛工藝,2020(3).

        [3]單巍.高速列車新型齒輪箱箱體強(qiáng)度仿真與試驗(yàn)研究[D].北京:北京交通大學(xué),2017.

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