關于機車磁流體密封齒輪箱技術的研究

常建和 馬全軍 屈波

摘要：隨著國家經濟的快速發展，國內外真空設備發展飛速。在密封裝置上，傳統的密封技術已經不能滿足工業發展的要求，所以出現了新型的密封技術就是磁流體密封技術，因為磁流體密封齒輪箱技術能提高產品的質量和效果，節省了很多的費用。本文就機車齒輪箱的定義，構造理念，功能和特點以及出現的故障，磁流體的概念，制作方法，實際應用，動態密封的相關知識來展開分析與了解。

【關鍵詞】機車齒輪箱，磁流體，動態密封

1.機車齒輪箱

1.1機車齒輪箱的定義

當前，電力機車驅動是通過電機傳動，與電機軸相連接的小齒輪帶動大齒輪傳動來實現機車運行，在這個過程中，齒輪嚙合所需要的潤滑，是通過大齒輪傳送，將齒輪箱底部的潤滑油帶上來實現的，而齒輪箱既是齒輪的防護罩，又是潤滑油的承載體裝置。

1.2齒輪箱的構造理念

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

1.2.1箱體的構造。箱體首先就是用來支撐和固定軸系零件，為了提高傳動件軸線間組合的精確度，二者結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，因此箱體要有強度和相應的硬度，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。軸系零件就是用來固定各種零件的軸系。有普通零件，齒輪，軸，擋油環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，用來調整軸承游隙，保證軸承的正常運作。

1.2.3附屬零件。為了能更好的檢查潤滑油使用情況并且方便的添加潤滑油，所以在箱體液位起落的位置設置了觀察油表。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密封墊片的園形的蓋板。頂部有兩個通氣器是為了平衡箱體內的氣流，避免箱體內的氣壓不會因為齒輪箱的轉動而升溫，從而增加箱體的密封性。觀察油表指示器用來提示齒輪箱內的油量的多少，便于及時補充潤滑油。起吊裝置在箱體上有兩個吊耳，箱座上有兩個吊鉤，方便來回的搬運。

1.3機車齒輪箱的功能及特點

功能：因為機車齒輪箱不同于變速齒輪箱，所以齒輪箱最重要的一個作用就是齒輪箱既是齒輪的護罩，又是潤滑油的承載體裝置。在機車電機小齒輪轉軸運行過程中會帶動輪對的大齒輪運作，通過其帶動附屬的軸輪就可以實現。

特點：因為齒輪箱的基本構造是一樣的，所以齒輪箱可以按照客戶的要求來設計。有多種的安裝方式，例如，臥式，立式，扭力臂式。由電機連接法蘭，軸輸入，輸出則有實心軸和空心軸。齒輪均采用比較現今的磨齒技術。

1.4機車齒輪箱中常見的故障

機車齒輪中常見的故障主要出現在齒輪上。有齒輪的裂紋，齒輪的內應力變形，齒輪的磨損，齒輪箱安裝等等，這些問題可能是有雜物出現，安裝過程中出現的失誤，接觸不良，潤滑油過少引起的。還有一些軸，箱體的故障也會出現，但出現的概率小于齒輪。總之，這些問題都會影響到機車齒輪的正常運行。

2.磁流體技術

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性，又具有固體的磁性，因此會具有一些特殊的磁，電，光等現象。是由納米磁性顆粒，基液，和表面活性劑構成的。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反應過程中產生四氧化三鐵或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，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

想要研究關于磁流體的內容，必須要學會磁流體力學的知識。利用磁流體力學的方程組的知識來解決兩個方面的問題。第一，導電流體對磁場的影響，第二，流體固定，研究流體電阻對磁場的作用。在研究導電流體對磁場的作用是可以利用磁流體具有的特殊磁性也就是磁場力來展開分析。這種問題是在磁流體靜力學的研究范圍內的。在太陽黑子的平衡，星際間無用力場等問題中扮演著重要的作用。

2.3磁流體的實際應用

磁流體的應用主要集中在三個方面。分別是天體物理，受控熱核反應，工業。磁流體發電技術是利用等離子體替代發動機中的轉子，節省其余部件。例如，太陽磁場的性質和起源。在飛機飛入大氣層時，空氣等物質會對飛機進行摩擦使得飛機受熱分離成為等離子體，所以可以利用磁場對飛行器進行控制，但是磁場的裝置不能過于沉重，否則不能實現。磁流體發電是一種新型的發電方式。以前是風力發電，火力發電，潮汐發電。這種新型的發電方式能節省更多的資源。因為它利用的是當帶有磁流體的等電子體穿過磁場時，依照電磁感應定律由磁場線切割產生電，只要在磁流體通過的通道上安裝上電極和外部負荷連接就可以產生電。

3.動態密封技術

3.1動態密封技術的定義

動態密封是機器或設備中的相對閥桿之間的密封，為了不讓閥內的介質跟隨著閥桿的運動而導致泄露。動態密封往往分為兩類。一類是往復式動態密封，另一種是旋轉式動態密封。而且往復式動態密封又包括成型填料，填料函密封，脹圈式密封三種。而機車齒輪箱動密封屬于第二類旋轉動態密封，由高速運轉的車軸（Ф400mm）與相對靜止的齒輪箱中領圈的動態密封。

3.2動態密封技術的原理

動態密封技術主要是閥門動密封，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，又能細分出好多不同的規格，是應用最廣的形式。壓緊螺母式，一般用于比較小的閥門，規格較小，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行直接接觸，來制止介質的泄露。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別就是能用于極冷的介質之中。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，是利用磁流體對磁場的響的特性，在機車車軸與齒輪箱中領圈間密封處設計磁場， 磁場的N、S兩個極與車軸接通以后形成回路，因磁流體的導磁性被磁場吸附而包圍車軸，只要磁場不失去，磁流體就會包裹在車軸與齒輪箱中領圈的間隙上，達到密封的效果。這就形成了密封的作用。

4.磁流體密封齒輪箱的特點

一般傳統機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作用，易磨損，如果受到的外部壓力超過了齒輪箱所能承受的范圍或者溫度的升高與降低會都會嚴重造成齒輪油的泄露，不利于機車的正常運行，需要經常維修，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，必須先扣車再架修，整個車體與轉向架分離，齒輪箱開箱處理，耗費人工與大量成本，減低齒輪箱產品使用壽命，并造成環境污染。然而，磁流體密封技術卻避開了這些缺點。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是值得大力推廣的一項密封技術。

5.結束語

磁流體密封齒輪箱技術作為新興的密封技術已經在密封行業取得了相應的成果，而且磁流體密封技術的發展推動了磁流體的應用。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，磁流體的應用局面，要不斷地加以改進，不斷地進步，才能保持其新興密封技術地位與縱深發展。

【參考文獻】

[1]蘇航.機械法制備錳鋅鐵氧體磁流體的研究[D].昆明理工大學，2017.

[2]呂慧聰.大型汽輪發電機轉子竄動量問題分析[J].中國設備工程，2019（14）：78-80.