高速動(dòng)車組甩油環(huán)密封泄漏特性研究

李 森 王本濤 王起梁

(中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213000)

迷宮密封作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。高速動(dòng)車組齒輪箱一般采用迷宮密封結(jié)構(gòu)，但由于齒輪箱內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜，壓力波動(dòng)大，同時(shí)伴隨氣液兩相流動(dòng)過程，密封系統(tǒng)存在失效風(fēng)險(xiǎn)。尤其是隨著軸端轉(zhuǎn)速的增加，箱體平衡溫度快速上升，內(nèi)部壓力增加，可能在軸端出現(xiàn)竄油、漏油等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響齒輪箱運(yùn)行安全。因此，有效控制迷宮密封高低壓過渡區(qū)域的泄漏流動(dòng)，提升設(shè)備運(yùn)行的安全性十分重要。

最初對(duì)于迷宮密封的研究主要采用基于熱力學(xué)分析和試驗(yàn)修正相結(jié)合的方法估算密封系統(tǒng)的泄漏量[1]。但由于理論模型未考慮泄漏流動(dòng)效應(yīng)，導(dǎo)致這些公式的計(jì)算結(jié)果偏差較大。隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，研究者對(duì)于迷宮密封系統(tǒng)的分析逐漸深入。其中，Rhode等[2]采用有限元法對(duì)迷宮密封進(jìn)行了系統(tǒng)分析，指出密封齒數(shù)和密封間隙對(duì)密封效率影響較大，密封齒厚影響較小，而旋轉(zhuǎn)軸的摩擦損耗提升了密封效率； Childs等[3]通過對(duì)比研究轉(zhuǎn)子(TOR)/靜子(TOS)上布置密封齒對(duì)迷宮密封系統(tǒng)泄漏特性的影響，指出TOS的泄漏量比TOR增大約5%～10%。除了結(jié)構(gòu)尺寸的影響，Witting等[4]的試驗(yàn)指出，隨著密封入口馬赫數(shù)和雷諾數(shù)的增加，密封效率也將得到提升。

綜合已有關(guān)于迷宮密封系統(tǒng)的研究，已有文獻(xiàn)中的不足主要體現(xiàn)在以下兩方面：(1)關(guān)于迷宮密封的研究都是以空氣為工質(zhì)，而工業(yè)生產(chǎn)中常見的以潤滑密封為主導(dǎo)的兩相流動(dòng)研究極少涉及?！?br>