專(zhuān)利名稱(chēng)：高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別適用于采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，屬于鐵路機(jī)械技術(shù)。
我國(guó)高速列車(chē)目前正處于研制、試驗(yàn)并即將進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)階段。但在研制、試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)了在試驗(yàn)速度達(dá)到190Km/h時(shí)，高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱嚴(yán)重漏油的現(xiàn)象。因而齒輪箱的密封技術(shù)，是高速齒輪箱乃至高速列車(chē)研制開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。
高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱，其牽引齒輪的線速度高達(dá)50m/s。齒輪的高速旋轉(zhuǎn)，使齒輪箱內(nèi)的油氣壓力極不均勻，而這種油氣壓力的不均勻與齒輪轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、齒輪螺旋角、齒輪個(gè)數(shù)以及箱體的內(nèi)部形狀，齒輪與箱體間的距離等因素均有很大的關(guān)系。因此，如何根據(jù)齒輪箱內(nèi)油氣壓力極不均勻的客觀狀態(tài)，而采取相應(yīng)有效的技術(shù)措施，解決齒輪箱的密封問(wèn)題，達(dá)到其不漏油的目的，便成為人們深究的課題。已有技術(shù)公開(kāi)了將最終回油孔設(shè)在齒輪箱內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以上，且位于齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)由于流體的伯努利效應(yīng)而在齒輪與箱體間產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)，以及為了形成負(fù)壓而特地對(duì)齒輪箱體進(jìn)行設(shè)計(jì)的技術(shù)方案。這種已有的技術(shù)方案，對(duì)于齒輪箱的密封產(chǎn)生了積極意義，但是仍然存在著不足，而其不足主要表現(xiàn)在由于高速齒輪箱的小型化，齒輪與箱體間的間隙有限，即使?fàn)恳X輪為直齒輪也難以在齒輪箱設(shè)計(jì)時(shí)有足夠的空間來(lái)采取措施，使最終回油孔始終處于齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)由于流體的伯努利效應(yīng)而在齒輪與箱體間產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)。而且高速列車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速高、功率大、空間尺寸又受到限制，為達(dá)到小型化、輕量化的目的，常采用人字齒輪、螺旋齒輪和斜齒輪等。這類(lèi)非正齒輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在其側(cè)面均會(huì)產(chǎn)生鼓風(fēng)效應(yīng)，因而在齒輪與箱體間不但很難利用伯努利效應(yīng)在一定的區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定地形成上述的負(fù)壓區(qū)，而且還有可能在最終回油孔的出口處形成正壓而導(dǎo)致潤(rùn)滑油倒灌，使齒輪箱大量漏油。這就是說(shuō)，已有技術(shù)對(duì)于采用如人字齒輪等非正齒輪傳動(dòng)的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封不但是不適用的，而且還有可能使最終回油孔變成進(jìn)油孔而產(chǎn)生油氣倒灌，從而導(dǎo)致齒輪箱大量漏油。
本發(fā)明在研發(fā)過(guò)程中，對(duì)以下技術(shù)問(wèn)題作了詳細(xì)認(rèn)真的試驗(yàn)論證。
在高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱中，由于動(dòng)力傳遞的需要，其傳動(dòng)軸的透箱軸伸端免不了采用軸與箱體的貫穿結(jié)構(gòu)形式。高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱的軸轉(zhuǎn)速高、密封部位的線速度大(常常大于50m/s)，由于所用密封材料的限制，這種貫穿部位的密封只能采用非接觸式密封結(jié)構(gòu)形式。而且由于結(jié)構(gòu)空間的限制和出于維修成本上的考慮，高速列車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱幾乎均采用牽引齒輪飛濺潤(rùn)滑。眾所周知，在采用飛濺潤(rùn)滑的任何高速齒輪箱內(nèi)，都充滿(mǎn)了油氣二相流體混合物。齒輪的高速旋轉(zhuǎn)和劇烈攪油，使齒輪箱內(nèi)部的壓力分布極不均勻，而這種壓力分布的不均勻性不但與齒輪箱本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，還與齒輪箱的運(yùn)行狀況如齒輪轉(zhuǎn)速、旋向等有關(guān)，這給最終回油孔的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難，因而如何合理的設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)的最終回油孔就成了高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱開(kāi)發(fā)者們研究的課題。前面提及的已有技術(shù)將最終回油孔的出口處設(shè)在所說(shuō)的負(fù)壓區(qū)，這種利用負(fù)壓產(chǎn)生動(dòng)力回油方式，在牽引齒輪為直齒輪或箱體的空間很大，大到足以采用復(fù)雜的導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)來(lái)克服非正齒輪的側(cè)面鼓風(fēng)效應(yīng)時(shí)，是具有積極意義的，但是仍然存在著不足，其不足主要表現(xiàn)在1、由于高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱箱體內(nèi)部壓力分布很復(fù)雜，與齒輪箱的箱體結(jié)構(gòu)、齒輪的旋向、輪齒形式、齒輪的對(duì)數(shù)等綜合因素有關(guān)，因此，合理的設(shè)置負(fù)壓區(qū)必須通過(guò)大量的試驗(yàn)和采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且這種通過(guò)試驗(yàn)獲得的結(jié)果沒(méi)有普遍性，難以推廣；2、由于高速齒輪箱的小型化，齒輪與箱體間的間隙有限，難以有足夠的空間來(lái)采取措施，使最終回油孔出口處始終處于負(fù)壓處，特別是在牽引齒輪為非正齒輪時(shí)，這種負(fù)壓區(qū)的獲得幾乎是不可能的。而本發(fā)明將最終回油孔的出口處設(shè)置在箱體內(nèi)腔的油池的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下，回避了箱體內(nèi)油氣壓力分布不勻這一問(wèn)題，避免在某一工況下最終回油孔處于相對(duì)高壓時(shí)而使回油不暢，和斜齒輪或人字齒輪高速旋轉(zhuǎn)在兩側(cè)的鼓風(fēng)效應(yīng)所出現(xiàn)的潤(rùn)滑油倒灌，從而使最終回油孔變成進(jìn)油孔的現(xiàn)象。從以上論述可知，最終回油孔出口處設(shè)置于箱體油池的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下，回油可以不受高速旋轉(zhuǎn)齒輪造成的箱體內(nèi)壓力不均的影響；但是由于高速齒輪箱的小型化，使得齒輪與箱體壁之間的間距很小，齒輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在某一條件下，使得潤(rùn)滑油堆積于開(kāi)設(shè)于箱體內(nèi)腔油池的液面以下的最終回油孔區(qū)域，此時(shí)的最終回油孔也相當(dāng)于一個(gè)進(jìn)油孔，為消除這種現(xiàn)象，可以在回油通道中開(kāi)設(shè)回油緩沖腔，通過(guò)優(yōu)化回油緩沖腔的結(jié)構(gòu)尺寸和布置位置使回油順暢。綜上所述，通過(guò)將回油通道的最終回油孔的出口處設(shè)在箱體內(nèi)腔的油池的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下并在回油通道中設(shè)置回油緩沖腔，則可以使密封結(jié)構(gòu)不僅適用于采用包括直齒輪、斜齒輪、人字齒輪和其它任何形式齒輪在內(nèi)的高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱，而且密封效果更好。
高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱受結(jié)構(gòu)和裝配空間的限制，齒輪箱內(nèi)的油位一般較低，且在齒輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，大量的潤(rùn)滑油散布在箱體內(nèi)腔空間內(nèi)，可能造成開(kāi)設(shè)于箱體油池液面以下的回油孔瞬時(shí)露出液面，發(fā)生在前所說(shuō)倒灌現(xiàn)象而使回油不暢。為保證在任何條件下回油順暢，使到達(dá)密封結(jié)構(gòu)處的潤(rùn)滑油，能夠順暢地進(jìn)入回油通道而回流到齒輪箱的油池里，同時(shí)為了避免存在于油池內(nèi)的潤(rùn)滑油可能產(chǎn)生的倒灌，在回油通道中設(shè)置了兩個(gè)回油緩沖腔，將會(huì)更加有利于回油的順暢，從而達(dá)到更好的密封效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，這種二次回油緩沖腔結(jié)構(gòu)是合理的、可行的。
當(dāng)采用軸承，特別是當(dāng)軸承為反安裝的角接觸軸承時(shí)，由于角接觸軸承的動(dòng)力引油作用，使得存在于動(dòng)油封環(huán)和靜油封環(huán)之間的減壓腔A和減壓腔B壓力較高，而減壓腔C和減壓腔D的壓力較低。若將內(nèi)側(cè)的內(nèi)部壓力較高的減壓腔與外側(cè)的內(nèi)部壓力較低的減壓腔，經(jīng)由一個(gè)回油通道通過(guò)最終回油孔回入齒輪箱箱內(nèi)的話(huà)，就有可能在連通器效應(yīng)的作用下，發(fā)生高、低內(nèi)部壓力的減壓腔相互竄油，使密封效果不夠十分理想。因而將前級(jí)(內(nèi)側(cè))兩個(gè)減壓腔和后級(jí)(外側(cè))兩個(gè)減壓腔，分別由前后兩個(gè)分支回油通道匯入在前所說(shuō)的初端回油緩沖腔，然后通過(guò)主回油通道經(jīng)由終端回油緩沖腔，由最終回油孔回入齒輪箱內(nèi)，可以避免產(chǎn)生前述問(wèn)題。
高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱的軸轉(zhuǎn)速高、貫穿部位的線速度大，常常大于50m/s，由于密封材料的限制，這種部位的密封只能采用非接觸式、有間隙的密封結(jié)構(gòu)形式。高速齒輪箱的牽引齒輪屬重載齒輪，其潤(rùn)滑油的粘度一般較大，因高速旋轉(zhuǎn)件在加工時(shí)留下的表面紋理的毛細(xì)血管作用而帶出的油量非常之多，要使密封達(dá)到“0”泄漏，還可在迷宮密封中采用粘性流體動(dòng)力密封或采用粘性流體流阻性密封，或采用粘性流體動(dòng)力密封和粘性流體流阻性密封相結(jié)合的聯(lián)合密封形式。其中粘性流體動(dòng)力密封可利用錐面引油的原理或采用錐面引油的原理與甩油環(huán)和回油溝相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；而粘性流體阻性密封一般通過(guò)優(yōu)化小間隙和減壓腔的配置關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。
高速列車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置的可靠性主要取決于兩個(gè)方面，一方面要使進(jìn)入密封結(jié)構(gòu)處的潤(rùn)滑油順利地回到油箱內(nèi)，這一點(diǎn)在前已進(jìn)行了論述；另一方面在保證有足夠的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑軸承的前提下盡量地減少能夠到達(dá)密封結(jié)構(gòu)處的油量。高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱的軸承的直徑一般較大，特別是用空心軸傳動(dòng)的高速齒輪箱，其軸承內(nèi)徑常常達(dá)到500mm，對(duì)于此類(lèi)軸承首先必須保證其充分潤(rùn)滑，但同時(shí)又必須限制其潤(rùn)滑油量，以減少到達(dá)密封處的油量，從而達(dá)到減輕密封機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)的目的。為了達(dá)到所說(shuō)的雙重效果，可以在軸承前端(即軸承內(nèi)側(cè))或者在緊靠齒輪箱體內(nèi)側(cè)的第一部位設(shè)置一個(gè)具有雙面作用的擋油環(huán)。如此一方面可以減少由齒輪箱進(jìn)入軸承的油氣，降低密封部位的工作壓力；而另一方面還可以保證從由擋油環(huán)所構(gòu)成的進(jìn)油口進(jìn)入的潤(rùn)滑油，均勻地甩到軸承上，而不甩到其它部位。
高速列車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱安裝在列車(chē)的底部，道床上的污物以及制動(dòng)閘瓦磨下的金屬粉末，對(duì)齒輪箱內(nèi)的牽引齒輪和軸承均是致命的；同時(shí)在雨雪冰天或沖洗齒輪箱時(shí)的污水進(jìn)入齒輪箱也是非常有害的。因而高速列車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置最好具有內(nèi)外雙面密封效果。
基于以上理論與實(shí)踐相結(jié)合的認(rèn)知，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案是，它具有非接觸式迷宮密封機(jī)構(gòu)，且由所說(shuō)密封機(jī)構(gòu)引出的回油通道通向驅(qū)動(dòng)齒輪箱箱體的內(nèi)腔，并在回油通道中設(shè)有回油緩沖腔；回油通道的最終回油孔的出口處設(shè)在驅(qū)動(dòng)齒輪箱箱體內(nèi)腔的油池的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下，最終回油孔今回油緩沖腔與油池相貫通。
由上述本發(fā)明的技術(shù)方案可以清楚地看出，由于最終回油孔的出口處設(shè)在油池的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線下，從而回避了齒輪箱箱體內(nèi)油氣壓力(包括正壓和負(fù)壓)給最終回油孔所造成的不利影響，同時(shí)由于在回油通道上設(shè)置了回油緩沖腔，而進(jìn)一步消減了箱體內(nèi)油氣壓力對(duì)于回油通道的負(fù)面影響，和避免了由于齒輪高速旋轉(zhuǎn)所造成的潤(rùn)滑油堆積于最終回油孔出口處而造成的回油不暢問(wèn)題，從而克服了已有技術(shù)僅適合于牽引齒輪為直齒輪的且易發(fā)生潤(rùn)滑油倒灌的局限性，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明適用于采用各種形式齒輪，且密封效果更好的目的。
出于在齒輪箱體內(nèi)腔的油池內(nèi)所存潤(rùn)滑油比較少的條件下，能夠最大限度的使最終回油出口不會(huì)露出潤(rùn)滑油油面的考慮，本發(fā)明還可以將最終回油孔的出口處設(shè)在油池的底部。
為了進(jìn)一步發(fā)揮回油緩沖腔消減齒輪箱內(nèi)油氣壓力對(duì)于回油不利影響的積極作用，本發(fā)明所說(shuō)的回油緩沖腔可以是位于箱體的側(cè)部，且其底面在箱體內(nèi)腔的油池的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下的終端回油緩沖腔，也可以是位于油池的側(cè)部，且其底面與油池的底面在同一層面上的終端回油緩沖腔。
本發(fā)明還將最終回油孔的出口處設(shè)在油池底部，且與油池底部相貫通，同時(shí)所說(shuō)的回油緩沖腔系位于油池的側(cè)部，且其底面與油池的底面在同一層面上的終端回油緩沖腔。這樣做的目的是為了最大限度的避免最終回油孔的出口處露出油面，更加有利于回油通道的順暢回油，從而達(dá)到更好的密封效果。
為了避免由于油池內(nèi)的潤(rùn)滑油大量散布于箱體空間內(nèi)而使最終回油孔出口處瞬間露出油面而發(fā)生倒灌現(xiàn)象，以進(jìn)一步確?；赜晚槙扯岣呙芊庑Ч景l(fā)明在所說(shuō)的回油通道上設(shè)有兩個(gè)回油緩沖腔，其中一個(gè)是初端回油緩沖腔，另一個(gè)是終端回油緩沖腔，且初端回油緩沖腔至少通過(guò)一個(gè)主回油通道與終端回油緩沖腔相貫通，而最終回油孔令終端回油緩沖腔與油池相貫通，由此構(gòu)成二次緩沖回油。
出于制造工藝上的考慮，本發(fā)明所包括的與箱體油池連通的終端回油緩沖腔，直接在箱體上鑄造出來(lái)，且系敞開(kāi)式油腔，在其敞口上固定有腔蓋，且在其結(jié)合面上涂敷有密封膠層。主回油通道和最終回油孔均直接在箱體上加工出來(lái)，并分別有多個(gè)孔；初端回油緩沖腔直接在箱體上加工出來(lái)，系月牙型油腔。這種結(jié)構(gòu)不但可以簡(jiǎn)化精加工工藝，而且還可以提高鑄造成品率，從而降低了制造成本。
本發(fā)明在對(duì)已有的多種非接觸式迷宮密封機(jī)構(gòu)作了反復(fù)對(duì)比研究的基礎(chǔ)上而優(yōu)選的非接觸式迷宮密封機(jī)構(gòu)，由第一動(dòng)油封環(huán)、第二動(dòng)油封環(huán)、第一靜油封環(huán)、第二靜油封環(huán)和第三靜油封環(huán)所組成。由第一靜油封環(huán)、第二靜油封環(huán)和第三靜油封環(huán)分別與第一動(dòng)油封環(huán)互相配合組成的徑向小間隙，和由第三靜油封環(huán)與第二動(dòng)油封環(huán)互相配合組成的徑向小間隙，以及存在于上述動(dòng)油封環(huán)與靜油封環(huán)之間的減壓腔A、B、C、D、E構(gòu)成粘性流體流阻性密封。
根據(jù)圓錐面引油的原理可知，圓錐體在圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，粘附在圓錐表面的潤(rùn)滑油，受到一個(gè)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的離心力的作用。該離心力在錐面上的分力總是由小端指向大端，使得潤(rùn)滑油從錐體小端向大端流動(dòng)，形成流體動(dòng)力密封，從而可以進(jìn)一步提高密封效果。為此，本發(fā)明所包括的第一靜油封環(huán)和第一動(dòng)油封環(huán)的徑向小間隙配合部位的配合面R，和第三靜油封環(huán)與第一動(dòng)油封環(huán)的徑向小間隙配合部位的配合面Y均采用錐面配合，且錐面大端指向箱體內(nèi)部，由錐面泵油作用形成粘性流體動(dòng)力密封。通過(guò)優(yōu)化內(nèi)外錐面間的間隙和圓錐的錐度，并和上述粘性流體流阻性密封有機(jī)的整合，既可實(shí)現(xiàn)齒輪箱的“0”泄漏，同時(shí)又不會(huì)將環(huán)境污雜物吸入齒輪箱內(nèi)。這種動(dòng)力密封不需要額外的動(dòng)力，屬非接觸式動(dòng)力密封而無(wú)需維護(hù)，而且隨著轉(zhuǎn)速的提高，動(dòng)力作用也隨之增大，因而它特別適合高速齒輪箱的密封。與此同時(shí)，本發(fā)明還在第一動(dòng)油封環(huán)的凹槽內(nèi)設(shè)有甩油環(huán)；在第一靜油封環(huán)的外側(cè)和第二靜油封環(huán)的內(nèi)側(cè)，分別設(shè)有環(huán)形回油溝。顯然，其目的是令進(jìn)入減壓腔B的潤(rùn)滑油被高速旋轉(zhuǎn)的甩油環(huán)甩到由第一靜油封環(huán)和第二靜油封環(huán)組成的圓環(huán)內(nèi)腔壁上，再反射到設(shè)置在靜油封環(huán)上的兩個(gè)環(huán)形回油溝，這樣使大部分的油直接進(jìn)入回油通道而不再進(jìn)入以后的迷宮密封處，從而進(jìn)一步提高了密封機(jī)構(gòu)的密封效果。
為了迎合各個(gè)減壓腔內(nèi)不同壓力的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)回油順暢的目的，本發(fā)明所包括的回油通道由前支回油通道、后支回油通道、主回油通道和最終回油孔所組成，前支回油通道的一端通過(guò)前集油切槽、回油孔分別與減壓腔A、B相貫通，后支回油通道的一端通過(guò)后集油切槽、回油孔分別與減壓腔C、D相貫通，前支回油通道和后支回油通道的另一端分別與初端回油緩沖腔相貫通，后支回油通道的另一端也可與終端回油緩沖腔直接相貫通。
本發(fā)明包括的前集油切槽和后油切槽分別在軸承座上直接加工出來(lái)，且前集油切槽與減壓腔A、B間分別通過(guò)在最低位且在周向±25°范圍內(nèi)分布的多個(gè)回油孔而貫通的，后集油切槽與減壓腔C、D間分別通過(guò)在最低位且在周向±25°范圍內(nèi)分布的多個(gè)回油孔而貫通的。顯然，這樣做的目的仍然在于進(jìn)一步減輕回油阻力，實(shí)現(xiàn)回油順達(dá)暢通。
當(dāng)本發(fā)明處在軸承端時(shí)，鑒于在保證有足夠的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑軸承的前提下，盡量地減少所能到達(dá)密封結(jié)構(gòu)處的油量，以降低密封部位的工作壓力和由于過(guò)多的潤(rùn)滑油給軸承所造成的發(fā)熱負(fù)擔(dān)，本發(fā)明還在軸承前端或者在緊靠齒輪箱內(nèi)側(cè)的第一部位，設(shè)有擋油環(huán)，而擋油環(huán)的最外圓部位系大端指向箱體內(nèi)部的錐體，相對(duì)于該錐體的軸承座的圓環(huán)狀凸緣，是與該錐體具有同一錐度的錐體，所說(shuō)兩個(gè)錐體相互間具有一定間隙而相對(duì)配置，以防止過(guò)多的潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承。在擋油環(huán)的外側(cè)面設(shè)有大端指向外側(cè)的錐體，以保證軸承的潤(rùn)滑。
本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)密封潤(rùn)滑油不外泄漏的同時(shí)，還在第三靜油封環(huán)的外側(cè)端部，設(shè)有由小間隙、外空腔F和排泄孔組成的對(duì)外密封機(jī)構(gòu)，以防止齒輪箱外部污染物進(jìn)入齒輪箱內(nèi)而造成齒輪、軸承損壞和污染潤(rùn)滑油，進(jìn)一步提高本發(fā)明的實(shí)用價(jià)值。
本發(fā)明所包括的第一靜油封環(huán)、第二靜油封環(huán)和第三靜油封環(huán)，在工作狀況下，三者系一整體。但由于三個(gè)靜油封環(huán)的結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化工藝、方便加工、節(jié)減制造成本，本發(fā)明優(yōu)選的是第一靜油封環(huán)、第二靜油封環(huán)和第三靜油封環(huán)三者系分列制件，是經(jīng)由焊接而今三者成一體的。
本發(fā)明上述技術(shù)方案得以實(shí)施后，其所具有的結(jié)構(gòu)合理，密封效果好，可以適用于各種形式齒輪的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱密封等特點(diǎn)，是顯而易見(jiàn)的。
具體實(shí)施例方式
之一說(shuō)的是一種齒輪箱體貫穿部位具有軸承的發(fā)明結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參讀附

圖1、2、3。本發(fā)明中的齒輪箱體10，第一靜油封環(huán)6，第二靜油封環(huán)5和第三靜油封環(huán)2，均為鋁合金制件，且三個(gè)靜油封環(huán)2、5和6分別加工后經(jīng)由焊接而成一體；軸承座8和第一動(dòng)油封環(huán)4，第二動(dòng)油封環(huán)3和擋油環(huán)9均系鋼制件，軸承座8與箱體10由螺釘固定連結(jié)，第三靜油封環(huán)2和軸承7(外環(huán))與軸承座緊配合(過(guò)盈配合)連結(jié)；而齒輪23系由兩只斜齒輪相對(duì)栓合的，且與空心軸通過(guò)螺栓固定連接。擋油環(huán)9、軸承7(內(nèi)環(huán))、第一動(dòng)油封環(huán)4、第二動(dòng)油封環(huán)3由內(nèi)至外依次與空心軸1緊配合連結(jié)。
由第一靜油封環(huán)6、第二靜油封環(huán)5和第三靜油封環(huán)2，分別與第一動(dòng)油封環(huán)4組成的徑向小間隙、由第三靜油封環(huán)2與第二動(dòng)油封環(huán)3相對(duì)組成的徑向小間隙，而所說(shuō)的徑向小間隙控制在0.5-0.8mm內(nèi)，和減壓腔A、B、C、D、E構(gòu)成非接觸式粘性流體流阻性迷宮密封結(jié)構(gòu)；且所說(shuō)小間隙配合部位的配合面R、Y，均系錐面配合，且錐面大端指向箱體10內(nèi)部，且在第一動(dòng)油封環(huán)4的凹槽內(nèi)設(shè)有甩油環(huán)4-1，該甩油環(huán)與第一動(dòng)油封4為一體，在第一靜油封環(huán)6的外側(cè)(背向軸承7的一側(cè))和第二靜油封環(huán)5的內(nèi)側(cè)(面朝軸承7的一側(cè))，分別設(shè)有環(huán)形回油溝6-1和5-1。且所說(shuō)回油溝6-1和5-1是分別與第一靜油封環(huán)6和第二靜油封環(huán)5一體加工出來(lái)的，從而構(gòu)成非接觸式動(dòng)力密封并與流阻性密封相結(jié)合構(gòu)成聯(lián)合迷宮密封機(jī)構(gòu)。
在軸承7的前端即內(nèi)側(cè)設(shè)有具有雙面作用的擋油環(huán)9，擋油環(huán)9的最外圓部位系大端指向箱體10內(nèi)部的錐體9-1；相對(duì)于錐體9-1的軸承座8的圓環(huán)狀凸緣，是與錐體9-1具有同一錐度的錐體8-1，錐體9-1與錐體8-1相互間具有一定的間隙而相對(duì)配置；擋油環(huán)9的外側(cè)靠近軸承部位設(shè)有大端指向軸承7的錐體9-2，而錐體9-2是與擋油環(huán)9一體加工出來(lái)的。
初端回油緩沖腔20b，設(shè)在齒輪箱體10與軸承座8的配合面處且直接加工出來(lái)，而終端回油緩沖腔20a，設(shè)在箱體10的油池10-1外側(cè)直接鑄造出來(lái)，且系敞口式空腔，通過(guò)螺釘在終端回油緩沖腔20a的開(kāi)口面上固定有腔蓋21，在腔蓋21和所說(shuō)的終端回油緩沖腔20a的沿口的配合面上涂敷有密封膠層。且終端回油緩沖腔20a的底面與油池10-1的底面在同一水平層面上。
前集油切槽18設(shè)在軸承座8的內(nèi)圓面上，且在軸承座8上直接鏜出。后集油切槽15設(shè)在第三靜油封環(huán)2的外圓面上，也可以設(shè)在軸承座8的內(nèi)圓面上。前集油切槽18和后集油切槽15分別呈月牙狀，且各自分別通過(guò)5只徑向回油孔17、16和14、13分別與減壓腔A、B、C、D相貫通。而前集油切槽18和后集油切槽15，分別通過(guò)5個(gè)由回油通道19所包括的前支回油通道19c和后支回油通道19d與初端回油緩沖腔20b相貫通，初端回油緩沖腔20b經(jīng)由回油通道19所包括的4個(gè)主回油通道19b與終端回油緩沖腔20a相貫通，而7個(gè)最終回油孔19a設(shè)在終端回油緩沖腔20a和箱體10的最底部，且令終端回油緩沖腔20a與箱體10的油池10-1相貫通。
在第三靜油封環(huán)2的外側(cè)端部，設(shè)有小間隙11、外空腔F和排泄孔12，而由此組成對(duì)外密封機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
之二請(qǐng)參讀附圖1、2和3。具體說(shuō)的是一種不具備軸承7的本發(fā)明，如附圖1所示，僅只是去掉軸承7，其它均與本發(fā)明的具體實(shí)施方式
之一相同。
具體實(shí)施例方式
之三
請(qǐng)參讀附圖1、2和3。除了終端回油緩沖腔20a位于箱體10的側(cè)部且其底面位于箱體10內(nèi)腔的油池10-1的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下之外，其它均與本發(fā)明的具體實(shí)施方式
之一或之二相同。
試驗(yàn)結(jié)果表明，由于本發(fā)明將最終回油孔19a的出口處設(shè)置在齒輪箱箱體10的油池10-1的底部，和在回油通道上設(shè)置了二個(gè)回油緩沖腔20a和20b，再加上采用了靜油封環(huán)與動(dòng)油封環(huán)徑向小間隙配合而且是小間隙錐面配合以及擋油環(huán)9，從而真正做到了高速驅(qū)動(dòng)齒輪箱的無(wú)泄漏。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍不受本說(shuō)明書(shū)描述的限制。在其它應(yīng)用領(lǐng)域的齒輪箱密封裝置，若其技術(shù)方案與本發(fā)明相同，則同樣受本發(fā)明所主張保護(hù)權(quán)利的制約。
權(quán)利要求
1.一種特別適用于采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，具有非接觸式迷宮密封機(jī)構(gòu)，且由所說(shuō)密封機(jī)構(gòu)引出的回油通道(19)通向驅(qū)動(dòng)齒輪箱箱體(10)的內(nèi)腔，其特征在于，在回油通道(19)中設(shè)有回油緩沖腔(20)，回油通道(19)的最終回油孔(19a)的出口處設(shè)在箱體(10)內(nèi)腔的油池(10-1)的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下，且最終回油孔(19a)今回油緩沖腔(20)與油池(10-1)相貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，所說(shuō)的最終回油孔(19a)位于油池(10-1)的底部，且與油池(10-1)的底部相貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，所說(shuō)的回油緩沖腔(20)系位于箱體(10)的側(cè)部且其底面位于箱體(10)內(nèi)腔的油池(10-1)的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下的終端回油緩沖腔(20a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，所說(shuō)的回油緩沖腔(20)系位于油池(10-1)的側(cè)部且其底面與油池(10-1)的底面在同一層面上的終端回油緩沖腔(20a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，所說(shuō)的回油通道(19)的最終回油孔(19a)位于油池(10-1)的底部，且與油池(10-1)的底部相貫通，所說(shuō)的回油緩沖腔(20)系位于油池(10-1)的側(cè)部且其底面與油池(10-1)的底面在同一層面上的終端回油緩沖腔(20a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，所說(shuō)的回油緩沖腔(20)有兩個(gè)，其中一個(gè)是初端回油緩沖腔(20b)，另一個(gè)是終端回油緩沖腔(20a)，且初端回油緩沖腔(20b)至少通過(guò)一個(gè)主回油通道(19b)與終端回油緩沖腔(20a)相貫通，最終回油孔(19a)今終端回油緩沖腔(20a)與油池(10-1)相貫通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，終端回油端沖腔(20a)直接在齒輪箱箱體上鑄造出來(lái)，系敞口式油腔，在其敞口上固定有腔蓋(21)，且在其結(jié)合面上涂敷有密封膠層；主回油通道(19b)和最終回油孔(19a)均直接在箱體(10)上加工出來(lái)，并分別有多個(gè)孔；初端回油緩沖腔(20b)直接在齒輪箱箱體(10)上加工出來(lái)，系月牙型油腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，非接觸式迷宮密封機(jī)構(gòu)由第一動(dòng)油封環(huán)(4)、第二動(dòng)油封環(huán)(3)、第一靜油封環(huán)(6)、第二靜油封環(huán)(5)和第三靜油封環(huán)(2)所組成，并由第一靜油封環(huán)(6)、第二靜油封環(huán)(5)和第三靜油封環(huán)(2)分別與第一動(dòng)油封環(huán)(4)互相配合組成的徑向小間隙，和由第三靜油封環(huán)(2)與第二動(dòng)油封環(huán)(3)互相配合組成的徑向小間隙，以及由存在于上述動(dòng)油封環(huán)與靜油封環(huán)之間的減壓腔(A)、(B)(C)、(D)、(E)構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，第一靜油封環(huán)(6)和第一動(dòng)油封環(huán)(4)的徑向小間配合部位的配合面(R)，和第三靜油封環(huán)(2)與第一動(dòng)油封環(huán)(4)的徑向小間隙配合部位的配合面(Y)均系錐面配合，且錐面大端指向齒輪箱箱體(10)內(nèi)部，在第一動(dòng)油封環(huán)(4)的凹槽內(nèi)設(shè)有甩油環(huán)(4-1)；在第一靜油封環(huán)(6)的外側(cè)和第二靜油封環(huán)(5)的內(nèi)側(cè)，分別設(shè)有環(huán)形回油溝(6-1)和(5-1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，回油通道(19)由前支回油通道(19c)、后支回油通道(19d)、主回油通道(19b)和最終回油孔(19a)組成。前支回油通道(19c)的一端通過(guò)前集油切槽(18)、回油孔(17)、(16)分別與減壓腔(A)、(B)相貫通；后支回油通道(19d)的一端通過(guò)后集油切槽(15)、回油孔(14)、(13)分別與減壓腔(C)、(D)相貫通，前支回油通道(19c)和后支回油通道(19d)的另一端分別與初端回油緩沖腔(20b)相貫通，后支回油通道(19d)的另一端也可直接與終端回油緩沖腔(20a)相貫通。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，前集油切槽(18)和后集油切槽(15)分別在軸承座(8)上直接加工出來(lái)，或者直接在齒輪箱箱體(10)上直接加工出來(lái)；前集油切槽(18)與減壓腔(A)、(B)間分別通過(guò)在最低位且在周向±25°范圍內(nèi)分布的多個(gè)回油孔(17)、(16)而貫通；后集油切槽(15)與減壓腔(C)、(D)間分別通過(guò)在最低位且在周向±25°范圍內(nèi)分布的多個(gè)回油孔(14)、(13)而貫通。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或7或8或9或11所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)輪箱的密封裝置，其特征在于，在軸承前端或者在緊靠齒輪箱箱體(10)內(nèi)側(cè)的第一部位設(shè)有擋油環(huán)(9)，擋油環(huán)(9)的最外圓部位系大端指向箱體(10)內(nèi)部的錐體(9-1)，相對(duì)于錐體(9-1)的軸承座(8)的圓環(huán)狀凸緣，是與錐體(9-1)具有同一錐度的錐體(8-1)，錐體(9-1)與錐體(8-1)相互間具有一定間隙而相對(duì)配置；在擋油環(huán)(9)的外側(cè)面設(shè)有大端指向外側(cè)的錐體(9-2)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，其特征在于，在第三靜油封環(huán)(2)的外側(cè)端部，設(shè)有由小間隙(11)、外空腔F和排泄孔(12)組成的對(duì)外密封機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的是一種特別適用于采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱的密封裝置，屬于鐵路機(jī)械技術(shù)。具有非接觸式迷宮密封機(jī)構(gòu)，且由所說(shuō)密封機(jī)構(gòu)引出的回油通道(19)通向箱體(10)的內(nèi)腔，而以其在回油通道(19)中設(shè)有回油緩沖腔(20)，最終回油孔(19a)的出口處設(shè)在箱體(10)的油池(10－1)的內(nèi)存潤(rùn)滑油油面線以下，且最終回油孔(19a)令回油緩沖腔(20)與油池(10－1)相貫通為其主要特征。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理，密封效果好，可適用于各種形式齒輪包括直齒輪、斜齒輪、螺旋傘齒輪和人字齒輪等傳動(dòng)的高速列車(chē)動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)齒輪箱貫穿部位密封的特點(diǎn)。本發(fā)明同時(shí)適用于其它應(yīng)用領(lǐng)域高速齒輪箱貫穿部位的密封。
文檔編號(hào)B61F15/22GK1467118SQ03131680
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日
發(fā)明者周平, 周 平 申請(qǐng)人:中國(guó)南車(chē)集團(tuán)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所, 中國(guó)南車(chē)集團(tuán)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究