动车组齿轮箱乳化分析与结构优化研究

李建 宫垂玉 赵田明 郑世伟

摘要：针对某型号动车组齿轮箱润滑油乳化问题进行调查分析及故障再现试验，优化齿轮箱密封结构。

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.

关键词：齿轮箱;润滑油;乳化;密封

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

中图分类号：U266                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）24-0053-03

1  问题描述

2018年12月以来，配属广州局的某型动车组共发生7起齿轮箱润滑油乳化现象，见图1，详细信息见表1。配属郑州局的某型动车组共发生22起齿轮箱润滑油乳化现象，详细信息见表2。上述问题均发生在下雪天气。

2  原因分析

2.1 控制原理（机理）/机械安装结构及差异分析

某型动车组齿轮箱包括G304、G307、G332型号的齿轮箱，均采用“迷宫”密封型式。3种齿轮箱大轴端密封结构完全相同。另外一种某型动车组齿轮箱采用“迷宫+轻接触唇”密封型式，两种结构对比见图2-图4。

2014年12月至2016年3月，某型动车组齿轮箱发生润滑油乳化，经调查分析，原因为雪水沿车轴卸荷槽甩入GW侧密封结构。结合高级修对其GW侧密封结构进行了优化，避免端盖与轴直接形成迷宫，解决了齿轮箱润滑油乳化问题。

2.2 现车调查分析情况

对发生乳化的齿轮箱当日轴温数据进行分析，齿轮箱温度曲线均平滑无异常，入库检查齿轮箱状态良好。

2.3 地面调查分析情况

为再现运用过程中某平台动车组齿轮箱润滑油乳化现象，进一步调查确认问题原因，对某平台动车组齿轮箱开展了故障再现试验（淋水试验），试验台见图5，试验工况如下：

静态淋水位置：PM、GM、GW侧密封上方;

动态淋水位置：GW、GM侧密封上方，齿轮箱正上方，PM侧密封上方，见图6-图9。

淋水流量：5L/min，水压0.2MPa;

动态试验模式：见图10，先正转30min，再反转30min;

最高转速：某型，1343rpm;某型，1075rpm。

2.3.1 某型动车组齿轮箱淋水试验

对齿轮箱PM侧、GW侧、GM侧密封上方各进行15min静态淋水试验，齿轮箱润滑油无乳化变色现象。（表3）

对齿轮箱GW侧密封上方进行动态淋水试验，试验开始后约5min，齿轮箱润滑油发生乳化现象。对润滑油取样检测，其水含量为0.812%（失效管理标准0.1%）。清洗齿轮箱，继续进行动态淋水试验。GM侧密封上方淋水，齿轮箱润滑油无乳化变色现象。齿轮箱正上方淋水试验，齿轮箱润滑油无乳化变色现象，但GW盖有局部乳化现象，PM盖有水滴。擦拭后进行PM侧密封上方淋水试验，正转30min后乳化油未乳化，但PM盖内有大量水滴;反转30min后润滑油乳化，取样检测，其水含量为0.141%。

2.3.2 某型动车组齿轮箱淋水试验

对齿轮箱PM侧进行淋水试验，润滑油未乳化，拆解检查PM盖有少量水滴，对润滑油取样检测，水含量为0.093%。

2.3.3 小结

某平台动车组GW侧密封在动态状态下密封性能较低，外界雪水容易进入齿轮箱导致齿轮箱润滑油乳化，同时PM侧密封结构如长期处于淋水状态，也会导致润滑油发生乳化。

2.4 分析结论

通过以上分析及试验验证结果可知，导致某平台动车组齿轮箱润滑油乳化的原因为雪水沿车轴卸荷槽甩入GW侧密封进入齿轮箱内部，同时PM侧密封性能较弱亦存在导致齿轮箱润滑油乳化的风险。（图11）

3  整治方案

结合高级修对GW及PM侧密封结构进行优化，将迷宫环加长，使之与端盖形成“迷宫”。

4  方案验证

为验证优化后结构的密封性能，对密封结构优化后的CRH6A平台动车组齿轮箱开展淋水试验，试验工况与故障再现试验相同，齿轮箱润滑油未出现乳化现象，仅端盖有少量冷凝水，润滑油水含量与新油一致（新油含水量0.064%，CRH6A型动车组齿轮箱淋水试验后含水量0.065%，CRH6F型动车组齿轮箱淋水试验后含水量0.068%）。对比原结构，密封性能改善明显。

5  结束语

为进一步验证优化后密封结构可否满足线路持续运行，对某平台动车组齿轮箱GW侧密封开展淋水耐久试验，试验条件与故障再现试验相同，正反转各30min，循环进行，持续时间12h（如润滑油发生乳化则停止试验并记录乳化时间）。试验结束后，齿轮箱润滑油未发生乳化。对润滑油取样化验，润滑油水含量0.061%，优化后密封结构可满足一整个交路雨雪天气工况运行。

参考文献：

[1]马玉强.高速动车组齿轮箱的负压试验研究[J].机车车辆工艺，2016（6）.

[2]王本濤.某型号齿轮箱漏油故障分析及处理[J].机车车辆工艺，2020（3）.

[3]单巍.高速列车新型齿轮箱箱体强度仿真与试验研究[D].北京：北京交通大学，2017.