動車組齒輪箱乳化分析與結構優化研究

李建 宮垂玉 趙田明 鄭世偉

摘要：針對某型號動車組齒輪箱潤滑油乳化問題進行調查分析及故障再現試驗，優化齒輪箱密封結構。

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.

關鍵詞：齒輪箱;潤滑油;乳化;密封

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

中圖分類號：U266? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0053-03

1? 問題描述

2018年12月以來，配屬廣州局的某型動車組共發生7起齒輪箱潤滑油乳化現象，見圖1，詳細信息見表1。配屬鄭州局的某型動車組共發生22起齒輪箱潤滑油乳化現象，詳細信息見表2。上述問題均發生在下雪天氣。

2? 原因分析

2.1 控制原理（機理）/機械安裝結構及差異分析

某型動車組齒輪箱包括G304、G307、G332型號的齒輪箱，均采用“迷宮”密封型式。3種齒輪箱大軸端密封結構完全相同。另外一種某型動車組齒輪箱采用“迷宮+輕接觸唇”密封型式，兩種結構對比見圖2-圖4。

2014年12月至2016年3月，某型動車組齒輪箱發生潤滑油乳化，經調查分析，原因為雪水沿車軸卸荷槽甩入GW側密封結構。結合高級修對其GW側密封結構進行了優化，避免端蓋與軸直接形成迷宮，解決了齒輪箱潤滑油乳化問題。

2.2 現車調查分析情況

對發生乳化的齒輪箱當日軸溫數據進行分析，齒輪箱溫度曲線均平滑無異常，入庫檢查齒輪箱狀態良好。

2.3 地面調查分析情況

為再現運用過程中某平臺動車組齒輪箱潤滑油乳化現象，進一步調查確認問題原因，對某平臺動車組齒輪箱開展了故障再現試驗（淋水試驗），試驗臺見圖5，試驗工況如下：

靜態淋水位置：PM、GM、GW側密封上方;

動態淋水位置：GW、GM側密封上方，齒輪箱正上方，PM側密封上方，見圖6-圖9。

淋水流量：5L/min，水壓0.2MPa;

動態試驗模式：見圖10，先正轉30min，再反轉30min;

最高轉速：某型，1343rpm;某型，1075rpm。

2.3.1 某型動車組齒輪箱淋水試驗

對齒輪箱PM側、GW側、GM側密封上方各進行15min靜態淋水試驗，齒輪箱潤滑油無乳化變色現象。（表3）

對齒輪箱GW側密封上方進行動態淋水試驗，試驗開始后約5min，齒輪箱潤滑油發生乳化現象。對潤滑油取樣檢測，其水含量為0.812%（失效管理標準0.1%）。清洗齒輪箱，繼續進行動態淋水試驗。GM側密封上方淋水，齒輪箱潤滑油無乳化變色現象。齒輪箱正上方淋水試驗，齒輪箱潤滑油無乳化變色現象，但GW蓋有局部乳化現象，PM蓋有水滴。擦拭后進行PM側密封上方淋水試驗，正轉30min后乳化油未乳化，但PM蓋內有大量水滴;反轉30min后潤滑油乳化，取樣檢測，其水含量為0.141%。

2.3.2 某型動車組齒輪箱淋水試驗

對齒輪箱PM側進行淋水試驗，潤滑油未乳化，拆解檢查PM蓋有少量水滴，對潤滑油取樣檢測，水含量為0.093%。

2.3.3 小結

某平臺動車組GW側密封在動態狀態下密封性能較低，外界雪水容易進入齒輪箱導致齒輪箱潤滑油乳化，同時PM側密封結構如長期處于淋水狀態，也會導致潤滑油發生乳化。

2.4 分析結論

通過以上分析及試驗驗證結果可知，導致某平臺動車組齒輪箱潤滑油乳化的原因為雪水沿車軸卸荷槽甩入GW側密封進入齒輪箱內部，同時PM側密封性能較弱亦存在導致齒輪箱潤滑油乳化的風險。（圖11）

3? 整治方案

結合高級修對GW及PM側密封結構進行優化，將迷宮環加長，使之與端蓋形成“迷宮”。

4? 方案驗證

為驗證優化后結構的密封性能，對密封結構優化后的CRH6A平臺動車組齒輪箱開展淋水試驗，試驗工況與故障再現試驗相同，齒輪箱潤滑油未出現乳化現象，僅端蓋有少量冷凝水，潤滑油水含量與新油一致（新油含水量0.064%，CRH6A型動車組齒輪箱淋水試驗后含水量0.065%，CRH6F型動車組齒輪箱淋水試驗后含水量0.068%）。對比原結構，密封性能改善明顯。

5? 結束語

為進一步驗證優化后密封結構可否滿足線路持續運行，對某平臺動車組齒輪箱GW側密封開展淋水耐久試驗，試驗條件與故障再現試驗相同，正反轉各30min，循環進行，持續時間12h（如潤滑油發生乳化則停止試驗并記錄乳化時間）。試驗結束后，齒輪箱潤滑油未發生乳化。對潤滑油取樣化驗，潤滑油水含量0.061%，優化后密封結構可滿足一整個交路雨雪天氣工況運行。

參考文獻：

[1]馬玉強.高速動車組齒輪箱的負壓試驗研究[J].機車車輛工藝，2016（6）.

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