動(dòng)車(chē)組齒輪箱乳化分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

李建 宮垂玉 趙田明 鄭世偉

摘要：針對(duì)某型號(hào)動(dòng)車(chē)組齒輪箱潤(rùn)滑油乳化問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查分析及故障再現(xiàn)試驗(yàn)，優(yōu)化齒輪箱密封結(jié)構(gòu)。

Abstract： Based on the investigation and analysis of the emulsification problem of lubricating oil in the gearbox of a certain type of emu and fault recurrence test， the sealing structure of the gearbox was optimized.

關(guān)鍵詞：齒輪箱;潤(rùn)滑油;乳化;密封

Key words： gear box;lubricating oil;emulsion;seal

中圖分類(lèi)號(hào)：U266? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0053-03

1? 問(wèn)題描述

2018年12月以來(lái)，配屬?gòu)V州局的某型動(dòng)車(chē)組共發(fā)生7起齒輪箱潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象，見(jiàn)圖1，詳細(xì)信息見(jiàn)表1。配屬鄭州局的某型動(dòng)車(chē)組共發(fā)生22起齒輪箱潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象，詳細(xì)信息見(jiàn)表2。上述問(wèn)題均發(fā)生在下雪天氣。

2? 原因分析

2.1 控制原理（機(jī)理）/機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)及差異分析

某型動(dòng)車(chē)組齒輪箱包括G304、G307、G332型號(hào)的齒輪箱，均采用“迷宮”密封型式。3種齒輪箱大軸端密封結(jié)構(gòu)完全相同。另外一種某型動(dòng)車(chē)組齒輪箱采用“迷宮+輕接觸唇”密封型式，兩種結(jié)構(gòu)對(duì)比見(jiàn)圖2-圖4。

2014年12月至2016年3月，某型動(dòng)車(chē)組齒輪箱發(fā)生潤(rùn)滑油乳化，經(jīng)調(diào)查分析，原因?yàn)檠┧剀?chē)軸卸荷槽甩入GW側(cè)密封結(jié)構(gòu)。結(jié)合高級(jí)修對(duì)其GW側(cè)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，避免端蓋與軸直接形成迷宮，解決了齒輪箱潤(rùn)滑油乳化問(wèn)題。

2.2 現(xiàn)車(chē)調(diào)查分析情況

對(duì)發(fā)生乳化的齒輪箱當(dāng)日軸溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，齒輪箱溫度曲線均平滑無(wú)異常，入庫(kù)檢查齒輪箱狀態(tài)良好。

2.3 地面調(diào)查分析情況

為再現(xiàn)運(yùn)用過(guò)程中某平臺(tái)動(dòng)車(chē)組齒輪箱潤(rùn)滑油乳化現(xiàn)象，進(jìn)一步調(diào)查確認(rèn)問(wèn)題原因，對(duì)某平臺(tái)動(dòng)車(chē)組齒輪箱開(kāi)展了故障再現(xiàn)試驗(yàn)（淋水試驗(yàn)），試驗(yàn)臺(tái)見(jiàn)圖5，試驗(yàn)工況如下：

靜態(tài)淋水位置：PM、GM、GW側(cè)密封上方;

動(dòng)態(tài)淋水位置：GW、GM側(cè)密封上方，齒輪箱正上方，PM側(cè)密封上方，見(jiàn)圖6-圖9。

淋水流量：5L/min，水壓0.2MPa;

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑阂?jiàn)圖10，先正轉(zhuǎn)30min，再反轉(zhuǎn)30min;

最高轉(zhuǎn)速：某型，1343rpm;某型，1075rpm。

2.3.1 某型動(dòng)車(chē)組齒輪箱淋水試驗(yàn)

對(duì)齒輪箱PM側(cè)、GW側(cè)、GM側(cè)密封上方各進(jìn)行15min靜態(tài)淋水試驗(yàn)，齒輪箱潤(rùn)滑油無(wú)乳化變色現(xiàn)象。（表3）

對(duì)齒輪箱GW側(cè)密封上方進(jìn)行動(dòng)態(tài)淋水試驗(yàn)，試驗(yàn)開(kāi)始后約5min，齒輪箱潤(rùn)滑油發(fā)生乳化現(xiàn)象。對(duì)潤(rùn)滑油取樣檢測(cè)，其水含量為0.812%（失效管理標(biāo)準(zhǔn)0.1%）。清洗齒輪箱，繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)淋水試驗(yàn)。GM側(cè)密封上方淋水，齒輪箱潤(rùn)滑油無(wú)乳化變色現(xiàn)象。齒輪箱正上方淋水試驗(yàn)，齒輪箱潤(rùn)滑油無(wú)乳化變色現(xiàn)象，但GW蓋有局部乳化現(xiàn)象，PM蓋有水滴。擦拭后進(jìn)行PM側(cè)密封上方淋水試驗(yàn)，正轉(zhuǎn)30min后乳化油未乳化，但PM蓋內(nèi)有大量水滴;反轉(zhuǎn)30min后潤(rùn)滑油乳化，取樣檢測(cè)，其水含量為0.141%。

2.3.2 某型動(dòng)車(chē)組齒輪箱淋水試驗(yàn)

對(duì)齒輪箱PM側(cè)進(jìn)行淋水試驗(yàn)，潤(rùn)滑油未乳化，拆解檢查PM蓋有少量水滴，對(duì)潤(rùn)滑油取樣檢測(cè)，水含量為0.093%。

2.3.3 小結(jié)

某平臺(tái)動(dòng)車(chē)組GW側(cè)密封在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下密封性能較低，外界雪水容易進(jìn)入齒輪箱導(dǎo)致齒輪箱潤(rùn)滑油乳化，同時(shí)PM側(cè)密封結(jié)構(gòu)如長(zhǎng)期處于淋水狀態(tài)，也會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油發(fā)生乳化。

2.4 分析結(jié)論

通過(guò)以上分析及試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果可知，導(dǎo)致某平臺(tái)動(dòng)車(chē)組齒輪箱潤(rùn)滑油乳化的原因?yàn)檠┧剀?chē)軸卸荷槽甩入GW側(cè)密封進(jìn)入齒輪箱內(nèi)部，同時(shí)PM側(cè)密封性能較弱亦存在導(dǎo)致齒輪箱潤(rùn)滑油乳化的風(fēng)險(xiǎn)。（圖11）

3? 整治方案

結(jié)合高級(jí)修對(duì)GW及PM側(cè)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將迷宮環(huán)加長(zhǎng)，使之與端蓋形成“迷宮”。

4? 方案驗(yàn)證

為驗(yàn)證優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的密封性能，對(duì)密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的CRH6A平臺(tái)動(dòng)車(chē)組齒輪箱開(kāi)展淋水試驗(yàn)，試驗(yàn)工況與故障再現(xiàn)試驗(yàn)相同，齒輪箱潤(rùn)滑油未出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，僅端蓋有少量冷凝水，潤(rùn)滑油水含量與新油一致（新油含水量0.064%，CRH6A型動(dòng)車(chē)組齒輪箱淋水試驗(yàn)后含水量0.065%，CRH6F型動(dòng)車(chē)組齒輪箱淋水試驗(yàn)后含水量0.068%）。對(duì)比原結(jié)構(gòu)，密封性能改善明顯。

5? 結(jié)束語(yǔ)

為進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)化后密封結(jié)構(gòu)可否滿(mǎn)足線路持續(xù)運(yùn)行，對(duì)某平臺(tái)動(dòng)車(chē)組齒輪箱GW側(cè)密封開(kāi)展淋水耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)條件與故障再現(xiàn)試驗(yàn)相同，正反轉(zhuǎn)各30min，循環(huán)進(jìn)行，持續(xù)時(shí)間12h（如潤(rùn)滑油發(fā)生乳化則停止試驗(yàn)并記錄乳化時(shí)間）。試驗(yàn)結(jié)束后，齒輪箱潤(rùn)滑油未發(fā)生乳化。對(duì)潤(rùn)滑油取樣化驗(yàn)，潤(rùn)滑油水含量0.061%，優(yōu)化后密封結(jié)構(gòu)可滿(mǎn)足一整個(gè)交路雨雪天氣工況運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬玉強(qiáng).高速動(dòng)車(chē)組齒輪箱的負(fù)壓試驗(yàn)研究[J].機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝，2016（6）.

[2]王本濤.某型號(hào)齒輪箱漏油故障分析及處理[J].機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝，2020（3）.

[3]單巍.高速列車(chē)新型齒輪箱箱體強(qiáng)度仿真與試驗(yàn)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2017.