高速动车组齿轮箱渗油原因分析与改进建议

高速动车组齿轮箱渗油原因分析与改进建议

李法双

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266109

摘要：社会经济的快速发展，对高速动车组的发展带来了新的机遇与挑战，有必要对其齿轮箱渗油问题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的效果。本文结合相关实践案例与经验，分析了高速动车组齿轮箱渗油的原因，并探讨了其改进措施与验证效果。望该问题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。

关键词：高速动车组；齿轮箱；渗油；改进

1前言

在高速动车组运行过程中，齿轮箱渗油的改进是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该问题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。

2概述

高速动车组齿轮箱是转向架上的重要零部件，是决定转向架总体性能的关键因素，新设计的齿轮箱组装后需进行空载跑合试验与型式试验来验证齿轮箱的性能。某公司设计了一款高速动车组齿轮箱，在型式试验过程中，发现小密封盖处有润滑油渗漏现象。渗漏情况主要发生在加载试验的时候，在加载试验齿轮箱正转时，运行4h，齿轮箱达到热平衡温度98℃，小密封盖处没有发现润滑油渗漏现象，而在反转时，试验进行至约90min时首次发现渗漏现象，渗漏部位呈片状(见图1)，此时齿轮箱温度约为90℃左右。

3渗油原因分析

将该高速动车组齿轮箱小齿轮(电机侧)密封的设计结构与成熟产品该处的设计结构进行了对比，发现存在以下差异，如图2所示。

通过对比本项目与成熟产品齿轮箱小齿轮(电机侧)密封结构可知，密封布置方式是一样的，都采用了3道迷宫密封加一个防尘圈的结构，比较明显的区别在于本项目传动比较大，其主动齿轮分度圆直径与小轴承保持架直径近似相等且回油孔所开的位置略有不同，结合试验中正转不渗油反转渗油的实际情况，判断本项目齿轮箱小密封盖处渗油的原因应该为以下几点：

3.1齿轮传动比增大导致主动齿轮分度圆直径与小轴承保持架直径近似相等。由于采用的是斜齿传动，当主动齿轮高速旋转的时候，会产生一定的泵吸作用将大量润滑油甩向一侧的小轴承，反转时，大量润滑油被甩向电机侧小轴承的保持架，过多的润滑油无法及时通过回油孔回到箱体底部油池，这样就容易通过密封进入到防尘圈所在的腔中，部分润滑油越过防尘圈从小密封盖下侧滴水孔中渗出造成渗油；

3.2小密封盖侧回油孔所开的位置过于靠上，且该处并无挡板和内腔壁，大齿轮高速正转时带起的气流对其并无影响，但是大齿轮高速反转时带起的气流作用到箱壁回油孔处，对回油产生一定的阻滞作用，造成反转时回油不畅，过多的润滑油进入到防尘圈所在的腔中，部分润滑油越过防尘圈从小密封盖下侧滴水孔中渗出造成渗油；

3.3小密封盖侧3道迷宫密封距离与间隙比过小，3道迷宫密封长度均为3mm，但是其迷宫间隙为1mm，内腔压力升高后，这样的密封结构容易使较多的润滑油通过迷宫密封腔，当回油不畅时容易造成渗油。

4改进措施与验证效果

4.1对箱体铸造泥芯进行更改，将小密封盖侧下方的内腔位置再往上移，使回油孔开在内腔壁沿内侧，同时考虑提高挡板的高度，使挡板基本覆盖回油孔，从而降低大齿轮正反转时对回油效果的影响。实际试验验证效果：采取提高小密封盖侧下方内腔高度，而且在挡板延伸位置焊接铝板遮挡气流等措施后，通过试验可知，渗油情况略有好转，出现渗油的时间有所推迟，但在反转加载试验进行到2．5h左右时，从小密封盖下方依然有油渗出，最终渗油油渍呈片状。通过验证可知，虽然提高了内腔的高度，但是由于没有完全隔绝回油孔与大齿轮反转所带起的气流，该处依然有较强的气流干扰正常回油，最终造成密封失效。

4.2将小齿轮(电机侧)迷宫密封的间隙调整为0．5mm，保证合理的密封距离间隙比。实际试验验证效果：试验效果不是太好，渗油没有明显改善。由于现有的密封结构所致，虽然调整了迷宫密封间隙，但是由于前部迷宫的结构过于简单，导致其封油效果依然不是太好，可以考虑将现有接触式密封形式完全改成迷宫密封方式。

4.3将防尘圈更换为油封。

实际试验验证效果：更换后前期密封效果良好，通过累计20h左右的温升平衡试验无润滑油渗漏，但是由于泵油效应的影响，且油封位于3道迷宫密封之后，正转时油封接触唇的润滑状态不太理想，20h后油封磨损加剧，导致密封失效，发生渗漏。

4.4将接触式密封更改为迷宫密封方式。

实际试验验证效果：将接触式密封更改为迷宫密封后，密封效果良好，通过温升平衡试验、最高转速加载试验、超负荷试验、润滑油油量试验等均可验证小轴承座(电机侧)无润滑油渗漏，密封可靠。而且迷宫密封零磨损，免维护，对于环境温度的适应性都较接触式密封更优，最终本项目高速动车组齿轮箱小齿轮(电机侧)密封采用迷宫密封方式。

通过分析可知，小齿轮(电机侧)密封的回油孔设计需要考虑齿轮啮合造成的气压影响，在以后的设计中应尽可能避免将回油孔开在靠近齿轮啮合或者受大齿轮影响较多的部位，同时，设计时还需考虑接触式密封油封的润滑问题，如不能保证充分的润滑，很有可能导致油封提前失效，造成润滑油渗漏。当然，在密封空间允许的情况下，推荐采用零磨损，免维护的非接触式迷宫密封，从提高密封可靠性与节约成本各方面来说都是不错的选择。

5结束语

总之，在当前各种条件下，高速动车组齿轮箱渗油改进工作实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的实施策略与效果。

参考文献：

[1]谌亮，江渡，兆文忠.基于动车组转向架驱动系统的虚拟装配及有限元分析[J].机械研究与应用，2008，21（05）：89-91.

[2]米小珍，戴杰，吕超等.多媒体技术在动车组转向架检修信息系统中的应用[J].铁路计算机应用.2016（21）：88-89.

[3]甄晓阳.面向动车组转向架的虚拟装配序列规划研究与应用[D].大连交通大学，2010.