CN102009663A - 城轨车辆齿轮箱密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城轨车辆齿轮箱密封结构，包括固定在箱体上的轴承座和固定在旋转轴上的密封环，轴承座具有安装轴承的外圈的配合孔，还具有轴承座第一密封凸缘、轴承座第二密封凸缘、轴承座第三密封凸缘和轴承座第四密封凸缘，密封环上具有密封环第一凸缘和密封环第二凸缘、密封环第三凸缘、甩油凸缘和第二密封槽；轴承座与密封环形成第一径向间隙密封、第二径向间隙密封和迷宫密封；轴承座与密封环之间还形成第一环形密封腔和第二环形密封腔，第一环形密封腔的底部有回油孔，第二环形密封腔的底部有通孔。本发明结构简单，密封可靠，拆装维护方便。

Description

城轨车辆齿轮箱密封结构

技术领域

本发明涉及一种采用油润滑的齿轮箱旋转贯通部位的密封结构，尤其适用于轨道车辆传动齿轮箱的车轴旋转贯通部位的密封，属于轨道交通机械领域。

背景技术

目前，由于齿轮箱的可靠性、维修性以及经济成本上的原因，我国的城轨车辆传动齿轮箱均采用油润滑。一些地铁车辆传动齿轮箱在使用过程中，其动密封部位存在着不同程度的润滑油泄露现象，且密封结构复杂，轴向尺寸较大；润滑油的泄露不但影响到齿轮箱内齿轮和轴承的使用寿命、而且会造成轨道沿线的环境污染，甚至影响到车辆走行部的粘着性能。

随着我国城市轨道交通迅猛发展，轨道交通装备的技术要求越来越高，而对齿轮箱的密封则要求润滑油无泄露。同时，由于齿轮箱安装在城轨车辆下部的转向架上，当车辆运行时，雨雪灰尘等杂物一旦进入齿轮箱内，将会对轴承、齿轮等零部件的使用寿命和润滑油的性能产生不同程度的影响，因此在设计齿轮箱的密封系统时，不但要保证齿轮箱内的润滑油不能向外泄漏出去，同时还必须使齿轮箱外的杂物以及车辆清洗时的清洗液等不能进入箱体内部，即要求齿轮箱的密封结构能够实现双面密封。

城轨车辆齿轮箱的检修要求较高，通常要求其大修周期为10~12年或120万~150万公里，而目前的接触式密封结构如骨架油封等显然不能满足齿轮箱密封的使用寿命要求，而且由于材料有磨损，这对安装在转向架上的齿轮箱检修和更换很不方便，因此，齿轮箱旋转贯通部位的密封需要采用无磨损的非接触式密封结构。

另外，由于列车转向架空间结构尺寸的限制及为减轻簧下重量而要求齿轮箱小型化、轻量化，齿轮箱轴向尺寸也会受到限制，因此要求齿轮箱旋转贯通部位的密封除要求密封可靠外，还须具有较小的轴向尺寸，以满足齿轮箱的安装空间要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、密封可靠、能够实现齿轮箱双面密封的城轨车辆齿轮箱密封结构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种城轨车辆齿轮箱密封结构，包括固定在箱体上的轴承座和固定在旋转轴上的密封环，所述轴承座具有安装轴承的外圈的配合孔，还具有轴承座第一密封凸缘、轴承座第二密封凸缘、轴承座第三密封凸缘和轴承座第四密封凸缘，轴承座第一密封凸缘与轴承座第二密封凸缘之间形成第一密封槽；所述密封环上具有密封环第一凸缘和密封环第二凸缘、密封环第三凸缘、甩油凸缘和第二密封槽；所述轴承座第三密封凸缘与密封环第二凸缘相对应且形成第一径向间隙密封；所述轴承座第四密封凸缘与密封环第三凸缘相对应且形成第二径向间隙密封；所述轴承座第二密封凸缘伸在密封环的第二密封槽中，同时所述密封环第一凸缘伸在轴承座的第一密封槽中形成迷宫密封；所述轴承座与密封环之间还形成第一环形密封腔和第二环形密封腔，第一环形密封腔位于第一径向间隙密封与迷宫密封之间，第二环形密封腔位于迷宫密封与第二径向间隙密封之间；所述密封环的甩油凸缘伸在第一环形密封腔中；所述轴承座上且位于第一环形密封腔的底部设有与齿轮箱内部相通的回油孔，所述轴承座上且位于第二环形密封腔的底部设有与齿轮箱外部相通的通孔。

所述轴承座第一密封凸缘为斜凸缘，该斜凸缘与第一环形密封腔内壁之间形成环形集油槽。

所述密封环的甩油凸缘为径向凸缘。

所述密封环的甩油凸缘的外沿部的一侧具有圆锥面。

所述轴承座外端部具有径向凸缘，径向凸缘与轴承座外壁之间形成环形集液槽。 

所述密封环上的甩油凸缘与密封环第二凸缘之间设有环形槽，环形槽底部设有尖凸缘，且尖凸缘尖部朝向第一环形密封腔。

所述密封环的最大外径小于安装在轴承座上配合孔内的轴承的外圈的最小内径。

采用上述结构后，由于第一、第二径向间隙密封和迷宫密封等非接触式动密封结构仅由轴承座和密封环构成，且轴承座采用具有安装轴承外圈和密封作用的整体式结构，因此，结构简单，不但减少了齿轮箱旋转贯通部位动密封结构的零件数量，避免了多个零件装配时因配合面处制造和装配等原因造成润滑油泄露的可能，同时也有效减小了齿轮箱旋转贯通部位动密封结构的轴向尺寸，满足了齿轮箱的安装空间要求；再由于轴承座与密封环之间形成第一、第二环形密封腔，第一环形密封腔和第二环形密封腔通过轴承座与密封环之间形成的径向间隙密封和迷宫密封结构贯通起来，因此密封可靠；通过采用上述密封结构，从而实现了齿轮箱旋转贯通部位的双面密封。本发明与现有技术相比，还具有无磨损、拆装维护方便的特点。从试验及实际应用效果来看，其密封可靠，满足了齿轮箱的密封要求，尤其适用于城轨车辆传动齿轮箱车轴旋转贯通部位的密封。

附图说明

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的城轨车辆齿轮箱密封结构的剖面图；

图2是图1的Ι局部放大图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的城轨车辆齿轮箱密封结构，包括固定在箱体9上的轴承座6和固定在旋转轴1上的密封环3，所述轴承座6具有安装轴承2的外圈的配合孔6-7，还具有轴承座第一密封凸缘6-5、轴承座第二密封凸缘6-9、轴承座第三密封凸缘6-8和轴承座第四密封凸缘6-10，轴承座第一密封凸缘6-5与轴承座第二密封凸缘6-9之间形成第一密封槽6-11；所述密封环3上具有密封环第一凸缘3-4和密封环第二凸缘3-2、密封环第三凸缘3-6、甩油凸缘3-1和第二密封槽3-5；所述轴承座第三密封凸缘6-8与密封环第二凸缘3-2相对应且形成第一径向间隙密封8；所述轴承座第四密封凸缘6-10与密封环第三凸缘3-6相对应且形成第二径向间隙密封4；所述轴承座第二密封凸缘6-9伸在密封环3的第二密封槽3-5中，同时所述密封环第一凸缘3-4伸在轴承座6的第一密封槽6-11中形成迷宫密封；所述轴承座6与密封环3之间还形成第一环形密封腔7和第二环形密封腔5，第一环形密封腔7位于第一径向间隙密封8与迷宫密封之间，第二环形密封腔5位于迷宫密封与第二径向间隙密封4之间；所述密封环3的甩油凸缘3-1伸在第一环形密封腔7中；所述轴承座6上且位于第一环形密封腔7的底部设有与齿轮箱内部相通的回油孔6-6，所述轴承座6上且位于第二环形密封腔5的底部设有与齿轮箱外部相通的通孔6-1。

如图1、2所示，所述轴承座第一密封凸缘6-5为斜凸缘，该斜凸缘与第一环形密封腔7内壁之间形成环形集油槽6-4。从而使第一环形密封腔7内壁上的部分润滑油沿环形集油槽6-4回流到第一环形密封腔7的底部，有效防止润滑油直接进入第一环形密封腔7与第二环形密封腔5之间贯通部位的迷宫间隙内，从而避免润滑油从轴承座6和密封环3之间形成的迷宫间隙部位继续外泄的可能。

如图1、2所示，为增强甩油凸缘3-1的甩油功能，所述密封环3的甩油凸缘3-1为径向凸缘，且所述密封环3的甩油凸缘3-1的外沿部的一侧具有圆锥面。

如图1、2所示，所述轴承座6外端部具有径向凸缘6-2，径向凸缘6-2与轴承座6外壁之间形成环形集液槽6-3。 

如图1、2所示，为减少润滑油沿密封环3轴向继续外溢，所述密封环3上的甩油凸缘3-1与密封环第二凸缘3-2之间设有环形槽3-7，环形槽3-7底部设有尖凸缘3-3，且尖凸缘3-3尖部朝向第一环形密封腔7。因此附着在密封环3上的且进入环形槽3-7的润滑油通过尖凸缘3-3的旋转，被甩到第一环形密封腔7内，并汇聚到第一环形密封腔7的底部。

如图1、2所示，所述密封环3的最大外径小于安装在轴承座6上配合孔6-7内的轴承2的外圈的最小内径。这样，在齿轮箱组装时可以使轴承2的外圈装入到轴承座6上的配合孔6-7中及密封环3安装到旋转轴1上之后，再将组装好轴承2外圈的轴承座6安装到箱体9上；而拆检时，可以将轴承座6连同轴承2的外圈一起拆下，而不必先将密封环3从旋转轴1上退掉，便于齿轮箱的拆装和维护，降低了拆装维护成本。

如图1、2所示，本发明的密封过程如下，在齿轮箱正常运转时，由于齿轮和轴承2的旋转使得齿轮箱内部压力高于齿轮箱外部，从而造成齿轮箱内部分润滑油通过轴承座6的第三密封凸缘6-8与密封环第二凸缘3-2之间形成的第一径向间隙密封8沿轴向溢出到第一环形密封腔7中。由于第一环形密封腔7对于齿轮箱内部溢出的油气具有较好的减压作用，因此溢出的润滑油一部分直接沿第一环形密封腔7内壁汇流到腔体底部，并通过回油孔6-6流回齿轮箱内。附着在密封环3上的且进入环形槽3-7的润滑油通过尖凸缘3-3的旋转，被甩到第一环形密封腔7内，并汇聚到第一环形密封腔7底部。虽然密封环 3的旋转具有径向甩油功能，但由于转速有限，不可能将油全部甩向径向，一部分润滑油会附着在密封环3上沿轴向继续外溢并且进入甩油凸缘3-1与轴承座第一密封凸缘6-5之间的间隙部位，最后被甩油凸缘3-1甩到第一环形密封腔7中，最终，溢出的润滑油汇聚在第一环形密封腔7的底部并通过与齿轮箱内部相通的回油孔6-6回流到齿轮箱内，实现齿轮箱内润滑油的循环。同时由于轴承座6上的轴承座第一密封凸缘6-5为斜凸缘，该斜凸缘与第一环形密封腔7内壁之间形成环形集油槽6-4，从而使第一环形密封腔7内壁上的部分润滑油沿环形集油槽6-4回流到第一环形密封腔7的底部，有效防止润滑油直接进入第一环形密封腔7、第二环形密封腔5之间贯通部位的迷宫间隙内，从而避免润滑油从轴承座6和密封环3之间形成的迷宫间隙部位继续外泄的可能。轴承座6外端部的径向凸缘6-2和环形集液槽6-3的作用是，收集齿轮箱外部的雨雪水或清洗液等并使之沿环形集液槽6-3流下，避免其直接流入齿轮箱密封结构内部；少量通过轴承座6与密封环3之间的第二径向间隙密封4进入密封结构内部的杂物或液体进入第二环形密封腔5后，由于密封环3的旋转，使杂物或液体汇聚到第二环形密封腔5底部，并通过其底部的通孔6-1排到齿轮箱外部。同时，为防止进入第二环形密封腔5的杂物进一步进入第一环形密封腔7和第二环形密封腔5之间贯通部位的迷宫密封结构中，轴承座第二密封凸缘6-9伸入密封环3的第二密封槽3-5中并形成径向小间隙密封和迷宫密封结构，有效防止进入第二环形密封腔5的杂物进一步进入密封结构内部并造成齿轮箱内的润滑油污染。

本发明实现了齿轮箱旋转贯通部位的双面密封功能，有效避免了齿轮箱润滑油的泄露和齿轮箱外部杂物进入齿轮箱内污染润滑油等，减小了齿轮箱密封结构的轴向尺寸，实现了齿轮箱密封部位的无磨损，有效降低了齿轮箱的维护成本。

Claims (7)

1.一种城轨车辆齿轮箱密封结构，包括固定在箱体（9）上的轴承座（6）和固定在旋转轴（1）上的密封环（3），其特征在于：

a、所述轴承座（6）具有安装轴承（2）的外圈的配合孔（6-7），还具有轴承座第一密封凸缘（6-5）、轴承座第二密封凸缘（6-9）、轴承座第三密封凸缘（6-8）和轴承座第四密封凸缘（6-10），轴承座第一密封凸缘（6-5）与轴承座第二密封凸缘（6-9）之间形成第一密封槽（6-11）；

b、所述密封环（3）上具有密封环第一凸缘（3-4）和密封环第二凸缘（3-2）、密封环第三凸缘（3-6）、甩油凸缘（3-1）和第二密封槽（3-5）；

c、所述轴承座（6）的轴承座第三密封凸缘（6-8）与密封环（3）的密封环第二凸缘（3-2）相对应且形成第一径向间隙密封（8）；

d、所述轴承座（6）的轴承座第四密封凸缘（6-10）与密封环（3）的密封环第三凸缘（3-6）相对应且形成第二径向间隙密封（4）；

e、所述轴承座（6）的轴承座第二密封凸缘（6-9）伸在密封环（3）的第二密封槽（3-5）中，同时所述密封环（3）的第一凸缘（3-4）伸在轴承座（6）的第一密封槽（6-11）中形成迷宫密封；

f、所述轴承座（6）与密封环（3）之间还形成第一环形密封腔（7）和第二环形密封腔（5），第一环形密封腔（7）位于第一径向间隙密封（8）与迷宫密封之间，第二环形密封腔（5）位于迷宫密封与第二径向间隙密封（4）之间；

g、所述密封环（3）的甩油凸缘（3-1）伸在第一环形密封腔（7）中；

h、所述轴承座（6）上且位于第一环形密封腔（7）的底部设有与齿轮箱内部相通的回油孔（6-6），

i、所述轴承座（6）上且位于第二环形密封腔（5）的底部设有与齿轮箱外部相通的通孔（6-1）。

2.根据权利要求1所述的城轨车辆齿轮箱密封结构，其特征在于：所述轴承座（6）上的轴承座第一密封凸缘（6-5）为斜凸缘，该斜凸缘与第一环形密封腔（7）内壁之间形成环形集油槽（6-4）。

3.根据权利要求1所述的城轨车辆齿轮箱密封结构，其特征在于：所述密封环（3）的甩油凸缘（3-1）为径向凸缘。

4.根据权利要求1或2或3所述的城轨车辆齿轮箱密封结构，其特征在于：所述密封环（3）的甩油凸缘（3-1）的外沿部的一侧具有圆锥面。

5.根据权利要求1所述的城轨车辆齿轮箱密封结构，其特征在于：所述轴承座（6）外端部具有径向凸缘（6-2），径向凸缘（6-2）与轴承座（6）外壁之间形成环形集液槽（6-3）。

6.根据权利要求1所述的城轨车辆齿轮箱密封结构，其特征在于：所述密封环（3）上的甩油凸缘（3-1）与密封环第二凸缘（3-2）之间设有环形槽（3-7），环形槽（3-7）底部设有尖凸缘（3-3），且尖凸缘（3-3）尖部朝向第一环形密封腔（7）。

7.根据权利要求1所述的城轨车辆齿轮箱密封结构，其特征在于：所述密封环（3）的最大外径小于安装在轴承座（6）上配合孔（6-7）内的轴承（2）的外圈的最小内径。

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