CN106051163A - 高速列车齿轮箱轴密封结构 - Google Patents

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刘世军
曹志刚
徐文博
郭熛
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Abstract

本发明公开了一种高速列车齿轮箱轴密封结构，旋转轴通过轴承设在箱体上，箱体外设有端盖，位于轴承和端盖间的旋转轴上设有轴密封装置：包括密封套装在旋转轴上的内、外挡油环，内挡油环的外环面处理成超疏油膜层，与箱体、端盖间形成依次交错的环形间隙和密封腔；端盖内为台阶式结构，在外挡油环和端盖间的环形腔内设有骨架油封，端盖上开有环形凹槽，底部开有泄水孔，与环形凹槽相对应的外挡油环的外环面处理成超疏水膜层。本发明结构巧妙，密封效果好，将内挡油环的外环面处理成超疏油膜层，有效减少了齿轮箱润滑液的泄露；将外挡油环的外环面处理成超疏水膜层，箱外的水分子和杂质不能进入箱体内部，保证了高速列车齿轮箱轴密封的可靠性。

Description

高速列车齿轮箱轴密封结构
技术领域
本发明涉及齿轮箱轴密封结构，尤其是涉及一种高速列车齿轮箱轴密封结构。
背景技术
齿轮箱润滑油密封是离心式压气机、压缩机、鼓风机和其它工业机械领域的通用装置。齿轮箱一般采用迷宫密封，在工作过程中密封件固定，转轴旋转，达到一定的密封效果。
随着我国高速铁路的快速发展，高速列车齿轮箱的运行工况也变得越发恶劣。由于常规的高速列车齿轮箱的传动轴转速相当高，水分子与外界的风沙雨雪等杂质极易沿着传动轴进入箱体内部，造成润滑油的污染；同时箱体内润滑油也会由于箱体外的高负压而使润滑油泄漏。
为了提高对高速转动轴轴密封的可靠性，研究单位及齿轮箱生产厂家均做了大量的研究和结构改型工作。但是多是围绕如何改进间隙密封的结构而进行的，如改进回油通道、迷宫形状、间隙长度、甩油结构等，或者增加接触密封等方式，未能考虑荷叶效应以及轴对水分子和分子的吸附特性。如中国发明专利（CN202418511U）就公开了一种齿轮箱密封装置，通过在迷宫密封外端设置阶梯密封外环和阶梯式密封内环构成逐级缩小的间隙，使得压缩空气节流、降压后排到外界；中国发明专利（CN202360725U）公开了一种风电齿轮箱的密封结构，通过在旋转轴油路两侧各设置2~3道环形槽，在每个环形槽内各安装有带切口的环形涨圈，以此来强化的密封效果。上述两种轴密封装置都只对齿轮箱内部的密封结构进行了改进或优化，虽然可以提升一定的密封能力，但是仍不能满足高速列车齿轮箱的轴密封要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够消除水分和润滑液在挡油板上吸附，减小外界水分等杂质进入和内部润滑油液泄露的高速列车齿轮箱轴密封结构。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，包括旋转轴，所述旋转轴通过轴承设置在齿轮箱体上，在所述齿轮箱体外侧设置有向旋转轴端部延伸的端盖，位于所述轴承和端盖之间的旋转轴上设置有轴密封装置；其特征在于：所述的轴密封装置包括依次密封套装在所述旋转轴上的内挡油环和外挡油环，所述内挡油环贴附在所述轴承的端部，所述外挡油环沿所述旋转轴的轴面延伸出所述端盖之外；所述内挡油环的外环面呈迷宫式结构，其表面经处理形成超疏油膜层，所述内挡油环的外环面与齿轮箱体、端盖之间形成依次交错的环形间隙和环形密封腔，所述环形密封腔的底部开设有与齿轮箱体导油槽相连通的泄油孔；所述端盖的内表面为台阶式结构，在所述外挡油环和端盖之间的环形腔内设置有骨架油封，位于骨架油封外侧与所述外挡油环的外环面间隙配合的端盖上开设有环形凹槽，所述环形凹槽的底部开设有泄水孔，与所述环形凹槽位置相对应的外挡油环的外环面经处理形成超疏水膜层。
所述外挡油环外环面的超疏水膜层延伸至所述端盖之外。
所述端盖与外挡油环之间的环形间隙的径向尺寸为0.4~0.6mm。
开设在所述端盖上的环形凹槽的宽度≥6.5mm。
所述外挡油环外环面的超疏水膜层长度大于等于13.5mm。
所述内挡油环和外挡油环为金属材质，其内挡油环外环面的超疏油膜层和外挡油环外环面的超疏水膜层采用湿化学法刻蚀而成，室温下该超疏油膜层与水的接触角为157.00°。
所述内挡油环的外环面与齿轮箱体、端盖之间形成的环形间隙和环形密封腔分别为三个。
所述端盖和齿轮箱体的结合面上设置有O形密封圈。
本发明的优点在于结构巧妙，紧凑，密封效果可靠，特别适用于高速旋转的传动轴如高速列车齿轮箱轴密封。申请人针对性的对荷叶效应以及旋转轴对水分子和油分子的吸附特性进行了深入研究，通过将内挡油环的外环面处理成超疏油膜层，有效减少了齿轮箱润滑液的泄露；将外挡油环的外环面处理成超疏水膜层，使得齿轮箱外的水分子和杂质颗粒不能进入箱体内部，保证了高速列车齿轮箱轴密封的可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A部的放大图。
图3是图2中Z部的放大图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本发明所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，包括旋转轴1，旋转轴1通过轴承2设置在齿轮箱体3上，在齿轮箱体3外侧设置有向旋转轴端部延伸的端盖4，在端盖4和齿轮箱体3的结合面上设置有O形密封圈15；位于轴承2和端盖4之间的旋转轴上设置有轴密封装置；为提高轴密封的可靠性，本发明的轴密封装置包括依次密封套装在旋转轴1上的金属质内挡油环5和外挡油环6，内挡油环5贴附在轴承2的端部，外挡油环6沿旋转轴的轴面延伸出端盖4之外；内挡油环5的外环面呈迷宫式结构，其表面经处理形成超疏油膜层7，内挡油环5的外环面与齿轮箱体3、端盖4之间形成依次交错的三个环形间隙8和三个环形密封腔9，三个环形密封腔9的底部开设有与齿轮箱体导油槽10相连通的泄油孔；端盖4的内表面为台阶式结构，在外挡油环6和端盖4之间的环形腔内设置有骨架油封11，位于骨架油封11外侧与外挡油环6的外环面间隙配合的端盖4上开设有宽度≥6.5mm的环形凹槽12，环形凹槽12的底部开设有泄水孔13，与环形凹槽12位置相对应的外挡油环6的外环面经处理形成超疏水膜层14，超疏水膜层14延伸至端盖4之外，一般情况下，外挡油环外环面的超疏水膜层14的长度不小于13.5mm。
本发明的内挡油环5和外挡油环6为金属材质，其内挡油环外环面的超疏油膜层7和外挡油环外环面的超疏水膜层14可采用湿化学法刻蚀而成，室温下与水的接触角为157.00°。
本发明端盖4与外挡油环6之间的环形间隙的径向尺寸为0.4~0.6mm，该间隙即为外部密封腔的入口间隙a。由于外挡油环6的外环面为超疏水膜层14，所以通过该间隙进入的水分子和杂质颗粒不会吸附在外挡油环6的外环面上，旋转轴1高速转动，将水分子和杂质颗粒通过端盖4上的有泄水孔13甩离环形凹槽12，保证水分子和杂质颗粒不会通过内部密封腔入口间隙c进入齿轮箱体3的内部。
内挡油环5的外环面经处理形成超疏油膜层7，与齿轮箱体3、端盖4之间形成依次交错的三个环形间隙8和三个环形密封腔9，当润滑油通过环形间隙8进入环形密封腔9内时，由于内挡油环5的外环面是超疏油膜层7，油液不会附着在其外环面上，将会随着旋转轴1的转动被甩到底部，通过泄油孔和齿轮箱体导油槽10回到箱体内部，不会造成润滑油的泄露。

Claims (8)

1.一种高速列车齿轮箱轴密封结构，包括旋转轴（1），所述旋转轴（1）通过轴承（2）设置在齿轮箱体（3）上，在所述齿轮箱体（3）外侧设置有向旋转轴端部延伸的端盖（4），位于所述轴承（2）和端盖（4）之间的旋转轴上设置有轴密封装置；其特征在于：所述的轴密封装置包括依次密封套装在所述旋转轴（1）上的内挡油环（5）和外挡油环（6），所述内挡油环（5）贴附在所述轴承（2）的端部，所述外挡油环（6）沿所述旋转轴的轴面延伸出所述端盖（4）之外；所述内挡油环（5）的外环面呈迷宫式结构，其表面经处理形成超疏油膜层（7），所述内挡油环（5）的外环面与齿轮箱体（3）、端盖（4）之间形成依次交错的环形间隙（8）和环形密封腔（9），所述环形密封腔（9）的底部开设有与齿轮箱体导油槽（10）相连通的泄油孔；所述端盖（4）的内表面为台阶式结构，在所述外挡油环（6）和端盖（4）之间的环形腔内设置有骨架油封（11），位于骨架油封（11）外侧与所述外挡油环（6）的外环面间隙配合的端盖（4）上开设有环形凹槽（12），所述环形凹槽（12）的底部开设有泄水孔（13），与所述环形凹槽（12）位置相对应的外挡油环（6）的外环面经处理形成超疏水膜层（14）。
2.根据权利要求1所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，其特征在于：所述外挡油环外环面的超疏水膜层（14）延伸至所述端盖（4）之外。
3.根据权利要求1或2所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，其特征在于：所述端盖（4）与外挡油环（6）之间的环形间隙的径向尺寸为0.4~0.6mm。
4.根据权利要求1或2所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，其特征在于：开设在所述端盖（4）上的环形凹槽（12）的宽度≥6.5mm。
5.根据权利要求1或2所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，其特征在于：所述外挡油环外环面的超疏水膜层（14）长度大于等于13.5mm。
6.根据权利要求1或2所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，其特征在于：所述内挡油环（5）和外挡油环（6）为金属材质，其内挡油环外环面的超疏油膜层（7）和外挡油环外环面的超疏水膜层（14）采用湿化学法刻蚀而成，室温下与水的接触角为157.00°。
7.根据权利要求1或2所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，其特征在于：所述内挡油环（5）的外环面与齿轮箱体（3）、端盖（4）之间形成的环形间隙（8）和环形密封腔（9）分别为三个。
8.根据权利要求1所述的高速列车齿轮箱轴密封结构，其特征在于：所述端盖（4）和齿轮箱体（3）的结合面上设置有O形密封圈（15）。
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