【摘 要】
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随着我国轨道交通事业的迅速发展,高速齿轮箱的密封性能直接影响着列车的运行可靠性、安全性。目前高速动车组的齿轮箱普遍采用迷宫密封,若密封性能不佳会造成齿轮箱内部的润滑油泄漏,影响高速动车的运行安全,因此研究齿轮箱密封系统的密封性能又有十分重要的工程价值。本文以某高速动车齿轮箱密封系统为研究对象,分析不同参数对密封性能的影响。由于回油结构是密封系统的重要组成部分,故本文深入研究了不同回油结构参数对密封
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随着我国轨道交通事业的迅速发展,高速齿轮箱的密封性能直接影响着列车的运行可靠性、安全性。目前高速动车组的齿轮箱普遍采用迷宫密封,若密封性能不佳会造成齿轮箱内部的润滑油泄漏,影响高速动车的运行安全,因此研究齿轮箱密封系统的密封性能又有十分重要的工程价值。本文以某高速动车齿轮箱密封系统为研究对象,分析不同参数对密封性能的影响。由于回油结构是密封系统的重要组成部分,故本文深入研究了不同回油结构参数对密封性能的影响。基于CFD理论,选取某高速动车齿轮箱密封结构,建立了三维密封结构流体域数值计算模型(合理简化了密封系统),通过数值仿真方法对密封系统进行了对比研究。通过迷宫密封结构的对比研究,从油雾参数(油滴直径、油滴浓度)、工况参数(转速、定压差下压力)、结构参数(径向密封结构、轴向密封结构)三个方面分析不同参数变量对迷宫密封性能的影响。研究表明:a)油滴直径与压比呈现正相关关系,其直径超过一定值时对泄漏量的影响不再明显,油滴浓度越大,密封泄漏量就越大。选择合适的油滴直径和油滴浓度有利于降低润滑油泄漏量;b)在定压差下,随着入口压力的增大,润滑油泄漏量先迅速上升后缓慢上升,工程上设置初始压力时不宜使入口压力和出口压力差值过大;c)设计径向密封齿形角时建议尽量避免齿形角为80°左右,同时在考虑安装的精度和难度以及热变形因素情况下,适当增大径向密封齿相对啮合深度;d)在空间允许及保证安装精度的情况下,减小轴向间隙宽度和增大轴向间隙相对高度差均可以改善密封效果。本文将上述密封系统简化模型考虑增加回油结构,进一步研究回油对密封性能的影响,重点研究回油结构不同参数(有无回油结构、回油孔直径和数目、回油压力)对润滑油泄漏量的影响。研究表明:a)工程设计时尽量将回油结构设置在密封系统的后端部分(即压力出口位置)可提高回油效率,从而降低润滑油泄漏量;b)在齿轮箱内部空间允许的情况下,增大各腔直径(Ⅰ腔直径尤为显著)及回油孔数目,有利于提高密封系统的密封性能;c)保持出入口压力不变的情况下,随着回油压力的减小,润滑油泄漏量近线性减小。适当减小回油压力可以提高密封性能。综上所述,本文开展对齿轮箱密封系统性能的综合研究,以润滑油泄漏量为定量指标探究油雾参数、工况参数、结构参数对密封性能的影响规律,同时进一步研究回油结构对密封性能的影响。本文的相关研究成果可为今后齿轮箱密封系统的结构改进以及工程实践中的初始工况设置提供参考依据。
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