關(guān)于機(jī)車磁流體密封齒輪箱技術(shù)的研究

常建和 馬全軍 屈波

摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外真空設(shè)備發(fā)展飛速。在密封裝置上，傳統(tǒng)的密封技術(shù)已經(jīng)不能滿足工業(yè)發(fā)展的要求，所以出現(xiàn)了新型的密封技術(shù)就是磁流體密封技術(shù)，因?yàn)榇帕黧w密封齒輪箱技術(shù)能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效果，節(jié)省了很多的費(fèi)用。本文就機(jī)車齒輪箱的定義，構(gòu)造理念，功能和特點(diǎn)以及出現(xiàn)的故障，磁流體的概念，制作方法，實(shí)際應(yīng)用，動(dòng)態(tài)密封的相關(guān)知識(shí)來(lái)展開分析與了解。

【關(guān)鍵詞】機(jī)車齒輪箱，磁流體，動(dòng)態(tài)密封

1.機(jī)車齒輪箱

1.1機(jī)車齒輪箱的定義

當(dāng)前，電力機(jī)車驅(qū)動(dòng)是通過(guò)電機(jī)傳動(dòng)，與電機(jī)軸相連接的小齒輪帶動(dòng)大齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)車運(yùn)行，在這個(gè)過(guò)程中，齒輪嚙合所需要的潤(rùn)滑，是通過(guò)大齒輪傳送，將齒輪箱底部的潤(rùn)滑油帶上來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而齒輪箱既是齒輪的防護(hù)罩，又是潤(rùn)滑油的承載體裝置。

1.2齒輪箱的構(gòu)造理念

雖然齒輪箱有很多的類型但是組成齒輪箱的基本構(gòu)造是不變的。還是由箱體，軸系零件，附屬零件三部分來(lái)組成。

1.2.1箱體的構(gòu)造。箱體首先就是用來(lái)支撐和固定軸系零件，為了提高傳動(dòng)件軸線間組合的精確度，二者結(jié)合用的軸孔必須要有加工精度。為了能更好的支撐軸系零件，因此箱體要有強(qiáng)度和相應(yīng)的硬度，所以在箱體上加入了筋板。再者，箱體一般是剖分式的，剖線在軸線所在的水平面上，便于拆卸和加工。

1.2.2軸系零件。軸系零件就是用來(lái)固定各種零件的軸系。有普通零件，齒輪，軸，擋油環(huán)等與軸承端蓋做軸向固定。軸承端蓋與箱體座孔外端面之間有墊片，用來(lái)調(diào)整軸承游隙，保證軸承的正常運(yùn)作。

1.2.3附屬零件。為了能更好的檢查潤(rùn)滑油使用情況并且方便的添加潤(rùn)滑油，所以在箱體液位起落的位置設(shè)置了觀察油表。觀察油表是有螺栓固定在箱體并且在它的下方有墊有紙質(zhì)密封墊片的園形的蓋板。頂部有兩個(gè)通氣器是為了平衡箱體內(nèi)的氣流，避免箱體內(nèi)的氣壓不會(huì)因?yàn)辇X輪箱的轉(zhuǎn)動(dòng)而升溫，從而增加箱體的密封性。觀察油表指示器用來(lái)提示齒輪箱內(nèi)的油量的多少，便于及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑油。起吊裝置在箱體上有兩個(gè)吊耳，箱座上有兩個(gè)吊鉤，方便來(lái)回的搬運(yùn)。

1.3機(jī)車齒輪箱的功能及特點(diǎn)

功能：因?yàn)闄C(jī)車齒輪箱不同于變速齒輪箱，所以齒輪箱最重要的一個(gè)作用就是齒輪箱既是齒輪的護(hù)罩，又是潤(rùn)滑油的承載體裝置。在機(jī)車電機(jī)小齒輪轉(zhuǎn)軸運(yùn)行過(guò)程中會(huì)帶動(dòng)輪對(duì)的大齒輪運(yùn)作，通過(guò)其帶動(dòng)附屬的軸輪就可以實(shí)現(xiàn)。

特點(diǎn)：因?yàn)辇X輪箱的基本構(gòu)造是一樣的，所以齒輪箱可以按照客戶的要求來(lái)設(shè)計(jì)。有多種的安裝方式，例如，臥式，立式，扭力臂式。由電機(jī)連接法蘭，軸輸入，輸出則有實(shí)心軸和空心軸。齒輪均采用比較現(xiàn)今的磨齒技術(shù)。

1.4機(jī)車齒輪箱中常見的故障

機(jī)車齒輪中常見的故障主要出現(xiàn)在齒輪上。有齒輪的裂紋，齒輪的內(nèi)應(yīng)力變形，齒輪的磨損，齒輪箱安裝等等，這些問(wèn)題可能是有雜物出現(xiàn)，安裝過(guò)程中出現(xiàn)的失誤，接觸不良，潤(rùn)滑油過(guò)少引起的。還有一些軸，箱體的故障也會(huì)出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率小于齒輪?？傊@些問(wèn)題都會(huì)影響到機(jī)車齒輪的正常運(yùn)行。

2.磁流體技術(shù)

2.1磁流體的定義及制作方法

磁流體，顧名思義就是既具有液體的流動(dòng)性，又具有固體的磁性，因此會(huì)具有一些特殊的磁，電，光等現(xiàn)象。是由納米磁性顆粒，基液，和表面活性劑構(gòu)成的。是由納米磁性顆粒包圍著表面活性劑均勻分布在基液之間形成的一種勻和不變的膠體溶液。是新興的一種具有功能性的材料。通常磁流體的制作方法有五種，分別是研磨法。將組成磁流體的三種材料放在一起進(jìn)行研磨，再分離出較大的顆粒就能得到磁流體。解膠法。由鐵鹽或亞鐵鹽在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生四氧化三鐵或γ三氧化二鐵，然后加入分散劑和基液，再加攪拌，將磁性顆粒分離出來(lái)，再加熱將膠體與溶液分開即可得到磁流體。放電法。蒸著法。熱分解法。例如，將Ni，Co放入有機(jī)溶劑芳香烴中，然后加熱分解出游離的金屬，然后再溶液中加入分散劑后分離，融入載液中就能得到磁流體。

2.2磁流體的研究方向

想要研究關(guān)于磁流體的內(nèi)容，必須要學(xué)會(huì)磁流體力學(xué)的知識(shí)。利用磁流體力學(xué)的方程組的知識(shí)來(lái)解決兩個(gè)方面的問(wèn)題。第一，導(dǎo)電流體對(duì)磁場(chǎng)的影響，第二，流體固定，研究流體電阻對(duì)磁場(chǎng)的作用。在研究導(dǎo)電流體對(duì)磁場(chǎng)的作用是可以利用磁流體具有的特殊磁性也就是磁場(chǎng)力來(lái)展開分析。這種問(wèn)題是在磁流體靜力學(xué)的研究范圍內(nèi)的。在太陽(yáng)黑子的平衡，星際間無(wú)用力場(chǎng)等問(wèn)題中扮演著重要的作用。

2.3磁流體的實(shí)際應(yīng)用

磁流體的應(yīng)用主要集中在三個(gè)方面。分別是天體物理，受控?zé)岷朔磻?yīng)，工業(yè)。磁流體發(fā)電技術(shù)是利用等離子體替代發(fā)動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子，節(jié)省其余部件。例如，太陽(yáng)磁場(chǎng)的性質(zhì)和起源。在飛機(jī)飛入大氣層時(shí)，空氣等物質(zhì)會(huì)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行摩擦使得飛機(jī)受熱分離成為等離子體，所以可以利用磁場(chǎng)對(duì)飛行器進(jìn)行控制，但是磁場(chǎng)的裝置不能過(guò)于沉重，否則不能實(shí)現(xiàn)。磁流體發(fā)電是一種新型的發(fā)電方式。以前是風(fēng)力發(fā)電，火力發(fā)電，潮汐發(fā)電。這種新型的發(fā)電方式能節(jié)省更多的資源。因?yàn)樗玫氖钱?dāng)帶有磁流體的等電子體穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，依照電磁感應(yīng)定律由磁場(chǎng)線切割產(chǎn)生電，只要在磁流體通過(guò)的通道上安裝上電極和外部負(fù)荷連接就可以產(chǎn)生電。

3.動(dòng)態(tài)密封技術(shù)

3.1動(dòng)態(tài)密封技術(shù)的定義

動(dòng)態(tài)密封是機(jī)器或設(shè)備中的相對(duì)閥桿之間的密封，為了不讓閥內(nèi)的介質(zhì)跟隨著閥桿的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致泄露。動(dòng)態(tài)密封往往分為兩類。一類是往復(fù)式動(dòng)態(tài)密封，另一種是旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)密封。而且往復(fù)式動(dòng)態(tài)密封又包括成型填料，填料函密封，脹圈式密封三種。而機(jī)車齒輪箱動(dòng)密封屬于第二類旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)密封，由高速運(yùn)轉(zhuǎn)的車軸（Ф400mm）與相對(duì)靜止的齒輪箱中領(lǐng)圈的動(dòng)態(tài)密封。

3.2動(dòng)態(tài)密封技術(shù)的原理

動(dòng)態(tài)密封技術(shù)主要是閥門動(dòng)密封，以填料函為主要方式。而填料函包括兩種的基本形式。壓蓋式，又能細(xì)分出好多不同的規(guī)格，是應(yīng)用最廣的形式。壓緊螺母式，一般用于比較小的閥門，規(guī)格較小，用的范圍就自然而然地小。填料函是用所要填的物料充分的與閥桿進(jìn)行直接接觸，來(lái)制止介質(zhì)的泄露。一般的填料有石棉盤根，具有良好的耐高溫和耐腐蝕的特性。聚四氟乙烯編織盤根，與石棉盤根的主要區(qū)別就是能用于極冷的介質(zhì)之中。橡膠o形圈，容易受到溫度的限制。塑料成型填料，能制作成各種形式的形狀。而磁流體密封屬于新興的密封技術(shù)，是利用磁流體對(duì)磁場(chǎng)的響的特性，在機(jī)車車軸與齒輪箱中領(lǐng)圈間密封處設(shè)計(jì)磁場(chǎng)， 磁場(chǎng)的N、S兩個(gè)極與車軸接通以后形成回路，因磁流體的導(dǎo)磁性被磁場(chǎng)吸附而包圍車軸，只要磁場(chǎng)不失去，磁流體就會(huì)包裹在車軸與齒輪箱中領(lǐng)圈的間隙上，達(dá)到密封的效果。這就形成了密封的作用。

4.磁流體密封齒輪箱的特點(diǎn)

一般傳統(tǒng)機(jī)車齒輪箱利用的是毛氈條，而且毛氈條容易老化加之本身的毛細(xì)作用，易磨損，如果受到的外部壓力超過(guò)了齒輪箱所能承受的范圍或者溫度的升高與降低會(huì)都會(huì)嚴(yán)重造成齒輪油的泄露，不利于機(jī)車的正常運(yùn)行，需要經(jīng)常維修，更重要的是更換毛氈條的成本比較高，按照工序需要作大手續(xù)，必須先扣車再架修，整個(gè)車體與轉(zhuǎn)向架分離，齒輪箱開箱處理，耗費(fèi)人工與大量成本，減低齒輪箱產(chǎn)品使用壽命，并造成環(huán)境污染。然而，磁流體密封技術(shù)卻避開了這些缺點(diǎn)。密封效果良好，承受的壓力比之前的大，成本不高，更重要的是不會(huì)受到外界的影響，例如老化，特別是磨損和升溫的變化等等。所以磁流體密封齒輪箱技術(shù)是值得大力推廣的一項(xiàng)密封技術(shù)。

5.結(jié)束語(yǔ)

磁流體密封齒輪箱技術(shù)作為新興的密封技術(shù)已經(jīng)在密封行業(yè)取得了相應(yīng)的成果，而且磁流體密封技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了磁流體的應(yīng)用。但是磁流體還需要提高自身的密封能力以及密封的牢固性，磁流體的應(yīng)用局面，要不斷地加以改進(jìn)，不斷地進(jìn)步，才能保持其新興密封技術(shù)地位與縱深發(fā)展。

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