魏文明

摘 要： 高速動車組是我國運(yùn)營線路上上線時(shí)間較長、售后問題較少、車輛運(yùn)行較為穩(wěn)定的車型。本文著重討論高速動車組轉(zhuǎn)向架齒輪箱在運(yùn)營線路上出現(xiàn)的漏油問題，對于齒輪箱來說密封系統(tǒng)是其重要的結(jié)構(gòu)組成部分，對于齒輪箱滲油問題的原因大多數(shù)是由于密封系統(tǒng)失效導(dǎo)致，通過本次對該車型齒輪箱滲油問題的調(diào)查分析，找出滲油原因，并對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，加改了齒輪箱密封結(jié)構(gòu)，杜絕后續(xù)該出現(xiàn)該類原因?qū)е碌凝X輪箱滲油問題。

關(guān)鍵詞： 高速動車組; 齒輪箱; 密封結(jié)構(gòu); 滲油;分析改進(jìn)

1.齒輪箱滲油的問題介紹

齒輪箱是高速動車組轉(zhuǎn)向架上的關(guān)鍵部件，同時(shí)也是可以影響轉(zhuǎn)向架性能的重要方面。新結(jié)構(gòu)的齒輪箱在設(shè)計(jì)成型后先要進(jìn)行空載跑合試驗(yàn)與型式試驗(yàn)來驗(yàn)證，兩項(xiàng)試驗(yàn)可以驗(yàn)證新結(jié)構(gòu)齒輪箱的性能。在高速動車組的項(xiàng)目中，對齒輪箱進(jìn)行型式試驗(yàn)，在此過程中出現(xiàn)了小密封蓋處有潤滑油滲漏現(xiàn)象。

在齒輪箱進(jìn)行加載試驗(yàn)過程中，齒輪箱正轉(zhuǎn)4小時(shí)時(shí)候。齒輪箱未發(fā)生滲油情況，在齒輪箱反轉(zhuǎn)2個(gè)小時(shí)時(shí)，開始在小密封蓋處出現(xiàn)了滲油情況。此時(shí)齒輪箱溫度約為96℃。圖1齒輪箱小密封蓋滲油情況。

2.齒輪箱滲油的原因分析

首先將該高速動車組的齒輪箱電機(jī)側(cè)的小齒輪的密封結(jié)構(gòu)與其他成熟項(xiàng)目成熟齒輪箱產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)有相似有不同，相似為：密封結(jié)構(gòu)的是一樣的，都是采用三層迷宮密封外加一層防塵圈的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu);區(qū)別為：該高速動車組的齒輪箱傳動比大于其他成熟項(xiàng)目，其主動齒輪分度圓直徑與小軸承保持架直徑近似相等且回油孔所開的位置略有不同，通過該高速動車組齒輪箱試驗(yàn)中的滲油情況進(jìn)行分析，可能的原因大致有以下幾種：

（1）齒輪傳動比增大導(dǎo)致主動齒輪分度圓直徑與小軸承保持架直徑近似相等。由于采用的是斜齒傳動，當(dāng)主動齒輪高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，會產(chǎn)生一定的泵吸作用將大量潤滑油甩向一側(cè)的小軸承，反轉(zhuǎn)時(shí)，大量潤滑油被甩向電機(jī)側(cè)小軸承的保持架，過多的潤滑油無法及時(shí)通過回油孔回到箱體底部油池，這樣就容易通過密封進(jìn)入到防塵圈所在的腔中，部分潤滑油越過防塵圈從小密封蓋下側(cè)滴水孔中滲出造成滲油;

（2）由于該種結(jié)構(gòu)的小密封蓋側(cè)回油孔的處于靠上的位置，該位置無內(nèi)腔壁及擋板，所以大齒輪在高速轉(zhuǎn)動時(shí)會對其有一定影響，大齒輪發(fā)生正轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的氣流對其影響較小，在發(fā)生反轉(zhuǎn)的時(shí)候，氣流會回到回油孔處，影響回油，如果回油不暢會進(jìn)入防塵圈所在的內(nèi)腔中，最終導(dǎo)致潤滑油從小密封蓋下側(cè)滲出。

（3）由于該結(jié)構(gòu)為三層迷宮密封外加一層防塵圈的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，3道迷宮之間的間隙均為1mm，長度均為3mm，當(dāng)內(nèi)腔壓力升高后，該種密封結(jié)構(gòu)會引起較多的潤滑油流經(jīng)迷宮密封腔中，一旦回油不暢通會立即產(chǎn)生滲油情況的出現(xiàn)。

3.齒輪箱滲油的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

3.1對箱體鑄造泥芯進(jìn)行更改，將小密封蓋側(cè)下方的內(nèi)腔位置再往上移，使回油孔開在內(nèi)腔壁沿內(nèi)側(cè)，同時(shí)考慮提高擋板的高度，使擋板基本覆蓋回油孔，從而降低大齒輪正反轉(zhuǎn)時(shí)對回油效果的影響。通過試驗(yàn)可以得出：雖然將內(nèi)腔高度提高，延伸擋板的焊接位置，但是只能使?jié)B油的情況延遲，在3小時(shí)候從小密封蓋下方呈現(xiàn)片狀滲油，不會確保不滲油，這種改進(jìn)形式?jīng)]有完全使還回油孔與大齒輪發(fā)轉(zhuǎn)的氣流進(jìn)行隔絕，由于受到氣流干擾影響回油，導(dǎo)致密封失效。

3.2在齒輪箱電機(jī)側(cè)小齒輪的迷宮密封間隙進(jìn)行調(diào)整，改為0.5mm，在進(jìn)行齒輪箱試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得出：密封效果不佳，仍然出現(xiàn)了深有情況，原因是由于該種結(jié)構(gòu)的密封過于簡單，即使調(diào)整了密封間隙仍然達(dá)不到良好的密封效果。

3.3三道迷宮密封結(jié)構(gòu)不變，將一層防塵圈改為油封，通過試驗(yàn)驗(yàn)證得出：該種改進(jìn)方式在前二十個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行溫升平衡試驗(yàn)時(shí)，密封效果很好，無任何滲油現(xiàn)象出現(xiàn)，二十小時(shí)后由于泵油效應(yīng)影響，在小齒輪執(zhí)行正轉(zhuǎn)時(shí)油封接觸唇的潤滑情況不佳，出現(xiàn)嚴(yán)重了油封磨損，導(dǎo)致油封密封失效，產(chǎn)生滲油情況。

3.4下圖為傳統(tǒng)接觸式密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)為非接觸式迷宮密封結(jié)構(gòu)示意圖，通過對其進(jìn)行高轉(zhuǎn)速加載試驗(yàn)、超負(fù)荷試驗(yàn)以及溫升平衡試驗(yàn)等可以得出非接觸式迷宮密封結(jié)構(gòu)的密封效果更好，在實(shí)驗(yàn)過程中無潤滑油滲出，同時(shí)由于非接觸式的結(jié)構(gòu)可以免去零件出現(xiàn)損耗，不但節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，降低經(jīng)濟(jì)成本同時(shí)密封效果又大于接觸式密封結(jié)構(gòu)。

4.結(jié)束語

綜上分析可以得出，小齒輪密封的回油孔設(shè)計(jì)需要考慮齒輪嚙合造成的氣壓影響，在以后的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能避免將回油孔開在靠近齒輪嚙合或者受大齒輪影響較多的部位。在對齒輪箱密封結(jié)構(gòu)的問題上，需要確認(rèn)接觸式密封油封是否達(dá)到了充分潤滑的效果，如不能，那么很大程度上會導(dǎo)致油封失去密封作用，從而潤滑油滲出。以上為老式齒輪箱密封結(jié)構(gòu)，如果密封空間可以改為非接觸式迷宮密封的結(jié)構(gòu)，不論對經(jīng)濟(jì)成本、零部件損耗、密封性能等方面都是更好的選擇。

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