徐向明
(中國南車集團戚(qī)墅堰機車車輛工藝研究所,江蘇常州 213011)
摘 要:介紹了交流傳動機車齒輪箱潤滑(huá)與密封的設計。
關鍵詞:機車(chē);齒輪箱;潤滑(huá);密封
概述
隨著鐵路運輸的高速化和重載化,交流傳動機車的應用越來越多,國外先進(jìn)國家在20世紀80年代就對(duì)交流傳動(dòng)機車進行研(yán)製並投入運用。國(guó)內南車集(jí)團某機車廠(chǎng)研製的(de)首台大功率交流傳動機車采用了很多新技術、新設計,其中傳動齒輪箱的潤滑(huá)密封(fēng)就采用了有別於目前國內大部分機車齒輪(lún)箱潤滑密封的新技術、新(xīn)設計。
1 齒輪箱結構簡介
交(jiāo)流傳動機車齒輪傳動係統(tǒng)主要由牽引電機、牽引齒輪、齒輪箱、滾動抱軸箱、輪對組成,其(qí)中齒(chǐ)輪箱結構見圖1。

圖1 機車齒輪箱示意
主要參數:
電機(jī)Z高轉速/r•min
-1 4140
電(diàn)機Z大(dà)轉(zhuǎn)矩/Nm 6300
齒輪傳動比 5.64
從動齒輪齒頂圓直(zhí)徑/mm 814
車(chē)輪直(zhí)徑(半磨耗)/mm 1013
機車Z大速度/km•h
-1 140
機車Z大運用速(sù)度/km•h
-1 120
2 齒輪箱的潤滑設計
目前國內大部分機車(chē)牽引電(diàn)機采用直流電機,軸承潤滑采用脂潤滑。機車采用了交(jiāo)流牽引電機,由於高轉速、重負荷等(děng)原因,潤滑脂已經不能滿足(zú)軸承潤滑的要求,必須(xū)進行油潤滑,因此齒輪箱油除保證齒輪的正常潤(rùn)滑外還必須保證電機軸承的潤滑。在列車以120km/h運行時,從動(dòng)齒輪齒頂圓處(chù)的線速度為26.8m/s。在此(cǐ)速度下,齒(chǐ)輪箱中的潤(rùn)滑油被充分攪起,同時由於傳動能量的損失引起潤滑油溫(wēn)度的升高,箱體內部充滿了潤滑(huá)油的(de)氣、液混合物,使齒輪同(tóng)時得到了飛濺潤滑。在箱體內部設計出圖2所示簡單而有效的集(jí)油、導(dǎo)油結構。箱壁上的潤滑油經集油槽(cáo)與導油槽進入牽引電機接(jiē)油鬥,從而將油輸送(sòng)進電機進行(háng)軸(zhóu)承(chéng)潤滑。

圖2 傳動(dòng)齒輪箱集油、導油(yóu)結構示意
3 齒輪箱的密封設計
為保證牽引(yǐn)電機的齒輪和軸承充分有效的潤滑,保障機車的行車安全,同時滿足機車綠色環保的要求,必須設計(jì)出可靠的密封結構。機車傳動齒輪箱的(de)密封接口見(jiàn)圖3。

圖(tú)3 機車傳動齒輪箱密封接口示意
密封接(jiē)口1、2是安裝固定麵,無相對(duì)運動,是靜(jìng)密封,直接采(cǎi)用(yòng)簡單可靠(kào)的0型密封圈密封。密(mì)封接(jiē)口3處存在(zài)著從動齒(chǐ)輪與箱體的相對(duì)運動,是動密封。較早的國外(wài)機(jī)車以及(jí)國內大(dà)部分機車此處的密封多采用圖4所示的迷宮密封與接觸(毛氈)密封共(gòng)存的密封結構。對於速度較低的機車,用此結構能夠在一定時間內(nèi)有較好的密封效(xiào)果,但隨著毛氈的磨損,以及間隙(xì)迷宮的粗獷,齒輪箱內潤(rùn)滑油會逐漸(jiàn)向外泄漏並且量越(yuè)來越大,嚴重影響到牽(qiān)引(yǐn)齒輪的(de)壽命、傳動的可靠性(xìng)和行車安全,造成鐵路沿線的環境汙染,因此齒輪箱需及時更換毛氈,如(rú)此反複,給檢修(xiū)帶來了不便。機車在以120km/h的速度運行時,傳動齒輪箱密封接口3處的線速(sù)度為10.4m/s,在此(cǐ)線速度下,毛氈很快被磨損,圖(tú)4所示(shì)密封結對於交流傳(chuán)動機車傳(chuán)動齒輪箱難以達到理想的密封效果。

圖4 部分機車傳動齒輪箱接(jiē)口3的密封示意
在充分(fèn)分析和借鑒國外交(jiāo)流傳動機車(chē)傳動齒輪箱及高速列車傳動齒(chǐ)輪箱密封技術的基礎上設計出圖5所示的密封結構。

圖5 機車傳動齒輪箱接(jiē)口3的密封示意
箱壁上的潤滑油經截油環截油後沿著環槽流進箱體內腔,不(bú)再進入迷宮(gōng)腔。齒輪箱內部空腔的油氣混合(hé)物經道間隙迷宮的密封後隻有少量的(de)油進入迷宮腔,進入迷宮腔的潤滑油首(shǒu)先被高速旋轉的從動齒(chǐ)輪上的前端甩油環的強力甩油和中間間隙迷宮的密封,絕大部分(fèn)的油進入前端(duān)緩(huǎn)衝回油腔,進入後續空腔的(de)少量(liàng)潤滑油再次經過甩油環的甩油和間隙迷宮的密封,再加上隔離環的隔離作用,潤滑油絕大部分進入後端(duān)緩衝回油(yóu)腔,兩(liǎng)處緩衝回油腔的(de)潤滑油經回油孔進入齒輪箱內(nèi)部空(kōng)腔,從而實現了(le)潤滑油的零泄漏。為防止傳動齒輪箱外部的汙物,如雨水、雪水等進入齒輪(lún)箱內部,在密封結構的Z外端設計了隔離環和截汙環,阻(zǔ)止汙物的進入(rù),保證了潤滑油的品質。此結構Z終實現了雙向密封。
4 效果
交流傳動機車采用了上(shàng)述潤滑、密封結構的傳動齒輪箱(xiāng)裝車,在運行過(guò)程中牽引齒輪、電(diàn)機軸承運(yùn)行正常,表明齒輪箱內的潤滑油經集油(yóu)槽集(jí)油後通過導油槽輸進電機接油鬥,對電機軸承進行了潤(rùn)滑;同時,采用了具有截油環、甩(shuǎi)油環、回油腔及回油孔(kǒng)的迷(mí)宮密(mì)封結構後,傳動(dòng)齒輪(lún)箱沒有(yǒu)出現(xiàn)漏油現象,解決了(le)機車齒輪箱長期(qī)漏油(yóu)的(de)問(wèn)題。
來源:《機車車輛工(gōng)藝》第2期2004年4月(yuè)