试论高速动车组齿轮箱漏油的分析及改进

魏文明

摘 要： 高速动车组是我国运营线路上上线时间较长、售后问题较少、车辆运行较为稳定的车型。本文着重讨论高速动车组转向架齿轮箱在运营线路上出现的漏油问题，对于齿轮箱来说密封系统是其重要的结构组成部分，对于齿轮箱渗油问题的原因大多数是由于密封系统失效导致，通过本次对该车型齿轮箱渗油问题的调查分析，找出渗油原因，并对设计结构进行改进，加改了齿轮箱密封结构，杜绝后续该出现该类原因导致的齿轮箱渗油问题。

关键词： 高速动车组; 齿轮箱; 密封结构; 渗油;分析改进

1.齿轮箱渗油的问题介绍

齿轮箱是高速动车组转向架上的关键部件，同时也是可以影响转向架性能的重要方面。新结构的齿轮箱在设计成型后先要进行空载跑合试验与型式试验来验证，两项试验可以验证新结构齿轮箱的性能。在高速动车组的项目中，对齿轮箱进行型式试验，在此过程中出现了小密封盖处有润滑油渗漏现象。

在齿轮箱进行加载试验过程中，齿轮箱正转4小时时候。齿轮箱未发生渗油情况，在齿轮箱反转2个小时时，开始在小密封盖处出现了渗油情况。此时齿轮箱温度约为96℃。图1齿轮箱小密封盖渗油情况。

2.齿轮箱渗油的原因分析

首先将该高速动车组的齿轮箱电机侧的小齿轮的密封结构与其他成熟项目成熟齿轮箱产品结构进行对比，可以发现有相似有不同，相似为：密封结构的是一样的，都是采用三层迷宫密封外加一层防尘圈的设计结构;区别为：该高速动车组的齿轮箱传动比大于其他成熟项目，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，通过该高速动车组齿轮箱试验中的渗油情况进行分析，可能的原因大致有以下几种：

（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;

（2）由于該种结构的小密封盖侧回油孔的处于靠上的位置，该位置无内腔壁及挡板，所以大齿轮在高速转动时会对其有一定影响，大齿轮发生正转时产生的气流对其影响较小，在发生反转的时候，气流会回到回油孔处，影响回油，如果回油不畅会进入防尘圈所在的内腔中，最终导致润滑油从小密封盖下侧渗出。

（3）由于该结构为三层迷宫密封外加一层防尘圈的设计结构，3道迷宫之间的间隙均为1mm，长度均为3mm，当内腔压力升高后，该种密封结构会引起较多的润滑油流经迷宫密封腔中，一旦回油不畅通会立即产生渗油情况的出现。

3.齿轮箱渗油的结构改进

3.1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。通过试验可以得出：虽然将内腔高度提高，延伸挡板的焊接位置，但是只能使渗油的情况延迟，在3小时候从小密封盖下方呈现片状渗油，不会确保不渗油，这种改进形式没有完全使还回油孔与大齿轮发转的气流进行隔绝，由于受到气流干扰影响回油，导致密封失效。

3.2在齿轮箱电机侧小齿轮的迷宫密封间隙进行调整，改为0.5mm，在进行齿轮箱试验，通过实验得出：密封效果不佳，仍然出现了深有情况，原因是由于该种结构的密封过于简单，即使调整了密封间隙仍然达不到良好的密封效果。

3.3三道迷宫密封结构不变，将一层防尘圈改为油封，通过试验验证得出：该种改进方式在前二十个小时内进行温升平衡试验时，密封效果很好，无任何渗油现象出现，二十小时后由于泵油效应影响，在小齿轮执行正转时油封接触唇的润滑情况不佳，出现严重了油封磨损，导致油封密封失效，产生渗油情况。

3.4下图为传统接触式密封结构改进为非接触式迷宫密封结构示意图，通过对其进行高转速加载试验、超负荷试验以及温升平衡试验等可以得出非接触式迷宫密封结构的密封效果更好，在实验过程中无润滑油渗出，同时由于非接触式的结构可以免去零件出现损耗，不但节省维护费用，降低经济成本同时密封效果又大于接触式密封结构。

4.结束语

综上分析可以得出，小齿轮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。在对齿轮箱密封结构的问题上，需要确认接触式密封油封是否达到了充分润滑的效果，如不能，那么很大程度上会导致油封失去密封作用，从而润滑油渗出。以上为老式齿轮箱密封结构，如果密封空间可以改为非接触式迷宫密封的结构，不论对经济成本、零部件损耗、密封性能等方面都是更好的选择。

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