CN106555868B - 多功能车车轴齿轮箱密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能车车轴齿轮箱密封结构，包括设置在所述车轴齿轮箱侧壁轴孔内用于支撑锥齿轮轴的轴密封装置；所述轴密封装置包括设置在所述轴孔内的轴承套杯，设置在所述轴承套杯内的四点接触球轴承和圆柱滚子轴承，以及固定在车轴齿轮箱侧壁上用于轴向定位的轴承端盖，位于所述轴承端盖与所述四点接触球轴承之间设置有调整环。本发明优点在于所述密封结构具有第一、第二、第三径向进油孔及第一、第二集油槽，因此可以充分满足轴承的润滑油量；实现了多功能车在高速运行和低速作业双模式工况下旋转贯通部位的双面密封，且结构简单，拆装维护方便，密封效果可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电气化铁路和高速客运专线接触网检修、维护、抢修的多功能车，尤其 是涉及多功能车车轴齿轮箱密封结构。
背景技术
多功能车是电气化铁路、高速客运专线接触网检修、维护、抢修的作业车。多功能车要求具备高速运行和低速作业双模式牵引系统，尤其是牵引系统中的车轴齿轮箱目前国内没有成熟的产品、技术和制造经验，因此需要设计制造出满足中国高速电气化铁路技术条件的多功能车车轴齿轮箱。为了提高齿轮箱的使用寿命、传动可靠性、检修和拆装维护方便性、以及满足多功能车高速运行和低速作业双模式工况，车轴齿轮箱密封是研制的关键和难点。这是因为：1、多功能车车轴齿轮箱旋转贯通部位一般采用油润滑，齿轮箱的润滑油一旦发生泄露，将会影响箱体内齿轮、轴承等重要零件的使用寿命，而且还可能造成轨道沿线环境污染。2、多功能车车轴齿轮箱安装在多功能车辆下部的转向架上，当车辆运行时，由于受齿轮箱内、外压力分布不均，当齿轮箱外部压力大于齿轮箱内部压力时，将造成外界环境中的气、雨雪、灰尘等杂物侵入齿轮箱内而污染润滑油，造成润滑油乳化等现象频繁出现，导致加剧齿轮箱内轴承、齿轮等重要零件的磨损。
因此在设计齿轮箱的密封结构时，不但要保证齿轮箱内的润滑油不能向外泄露出去，同时还必须要保证齿轮箱外的气、雨雪、灰尘等杂物不能侵入齿轮箱内部，即要求齿轮箱的密封结构能够实现双面密封。
发明内容
本发明目的在于提供一种多功能车车轴齿轮箱密封结构。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的多功能车车轴齿轮箱密封结构，包括设置在所述车轴齿轮箱侧壁轴孔内 用于支撑锥齿轮轴的轴密封装置；所述轴密封装置包括设置在所述轴孔内的轴承套杯，设 置在所述轴承套杯内的四点接触球轴承和圆柱滚子轴承，以及固定在车轴齿轮箱侧壁上用 于轴向定位的轴承端盖，位于所述轴承端盖与所述四点接触球轴承之间设置有调整环；
所述轴承套杯的套壁上开设有第一径向进油孔、第二径向进油孔、第三径向径向进油 孔、轴向进油孔和与车轴齿轮箱内腔相通的回油孔，所述第一径向进油孔、第二径向进油孔 和第三径向进油孔分别与轴向进油孔相互贯通；轴承套杯套壁上还开设有环形槽，所述环 形槽与第二径向进油孔和车轴齿轮箱的进油口相对应；轴承套杯位于车轴齿轮箱内的端部 设置有挡油凸缘，所述挡油凸缘与所述圆柱滚子轴承之间形成第一集油槽；
所述轴承端盖的轴孔内周面沿轴向间隔设置有端盖第一密封凸缘、端盖第二密封凸缘 和端盖第三密封凸缘，所述端盖第三密封凸缘与所述调整环、四点接触球轴承之间形成第 二集油槽；轴承端盖外端面沿径向间隔设置有端盖第四密封凸缘、端盖第五密封凸缘和端 盖第六密封凸缘；所述端盖第四密封凸缘与端盖第五密封凸缘之间形成第一迷宫密封槽， 端盖第五密封凸缘与端盖第六密封凸缘之间形成第二迷宫密封槽；轴承端盖上开设有第一 轴向回油孔、第二轴向回油孔和径向回油孔，所述径向回油孔与所述第一轴向回油孔和第 二轴向回油孔相互贯通，所述第二轴向回油孔与所述轴承套杯上的回油孔相通；轴承端盖 上还设置有至少一组进油槽，所述进油槽分别与轴承套杯的第三径向进油孔相对应；
在所述轴承端盖的轴孔内套装有密封环，所述密封环的内环面设置有密封环第一密封 凸缘、密封环第二密封凸缘、密封环第三密封凸缘和密封环第四密封凸缘；所述端盖第三密 封凸缘与所述密封环第四密封凸缘相对应且形成第一径向密封间隙，所述端盖第二密封凸 缘与所述密封环第三密封凸缘相对应且形成第二径向密封间隙，所述端盖第一密封凸缘与 所述密封环第二密封凸缘相对应且形成第三径向密封间隙；所述端盖第二密封凸缘、端盖 第三密封凸缘以及密封环第三密封凸缘和密封环第四密封凸缘之间围成第一环形密封腔； 所述端盖第二密封凸缘、端盖第一密封凸缘以及密封环第二密封凸缘之间围成第二环形密 封腔；密封环第一密封凸缘、密封环第二密封凸缘与端盖第一密封凸缘之间围成第三环形 密封腔；所述第一环形密封腔、第二环形密封腔的底部均与轴承端盖的第一轴向回油孔相 通。
所述轴密封装置还包括锥轴法兰，所述锥轴法兰套装在位于所述密封环外侧的锥齿轮轴上；在锥轴法兰外周面上位于所述轴承端盖一侧开设有环台，位于所述环台内套装有迷宫环，所述迷宫环位于轴承端盖一侧的侧壁上沿径向自下而上设置有迷宫环第一密封凸缘和迷宫环第二密封凸缘，所述迷宫环第一密封凸缘与迷宫环第二密封凸缘之间形成第三迷宫密封槽，所述迷宫环第一密封凸缘的下表面设置有径向凸起；锥轴法兰与所述迷宫环第二密封凸缘和密封环第一密封凸缘之间围成第四迷宫密封槽。
所述轴承端盖的端盖第六密封凸缘延伸至所述第四迷宫密封槽中，同时所述轴承端盖的端盖第五密封凸缘延伸至迷宫环的第三迷宫密封槽中，所述迷宫环第一密封凸缘延伸至轴承端盖的第一迷宫密封槽中，所述迷宫环第二密封凸缘延伸至轴承端盖的第二迷宫密封槽中共同形成迷宫密封。
所述轴承套杯与轴承端盖之间设有第一O形密封圈，所述轴承套杯的回油孔与轴承端盖（4）的轴向回油孔之间设有第二O形密封圈，所述轴承套杯与所述车轴齿轮箱侧壁之间设有第三O形密封圈。
所述第一径向密封间隙、第二径向密封间隙和第三径向密封间隙的直径依次递增，形成阶梯型密封结构。
本发明优点在于所述密封结构具有第一、第二、第三径向进油孔及第一、第二集油槽，因此可以充分满足轴承的润滑油量。由于轴承端盖和密封环具有径向凸起，各相对凸缘之间形成的第一、第二、第三径向密封间隙以及第一、第二、第三环形密封腔，有效的对内部溢出的油液进行逐步节流、减压，油液沿腔壁汇流到环形密封腔底，通过回油孔流回箱体内部，实现齿轮箱内润滑油的循环。通过由内向外的逐步节流、减压、回流，使得油雾压力逐步降低到最小，增加了油雾外泄的难度，提高了密封效果。由于轴承端盖和迷宫环具有轴向凸起，各相对凸缘之间形成的第一、第二、第三迷宫密封槽与各凸缘之间共同组成轴向迷宫密封，有效阻止了箱体外部的气、雨雪、灰尘等杂物进入箱体内部；由于该密封结构的静密封零件之间还设置了O型圈，达到有效阻止润滑油经非贯通部位泄露以及外部杂物进入箱体内部。实现了多功能车在高速运行和低速作业双模式工况下旋转贯通部位的双面密封，且结构简单，拆装维护方便，密封效果可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中Ⅰ部放大示意图。
图3是本发明所述轴承套杯的结构示意图。
图4是本发明所述轴承端盖的结构示意图。
图5是图4的A-A向断面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1-5所示，本发明所述的多功能车车轴齿轮箱密封结构，包括设置在车轴齿轮箱侧壁1轴孔内用于支撑锥齿轮轴7的轴密封装置；所述轴密封装置包括套装于在所述轴孔内的轴承套杯2，设置在轴承套杯2内的四点接触球轴承10和圆柱滚子轴承11，以及固定在车轴齿轮箱侧壁1上用于轴向定位的轴承端盖4，位于轴承端盖4与四点接触球轴承10之间设置有调整环9。
如图3所示，轴承套杯2的套壁上开设有第一径向进油孔29、第二径向进油孔30、第三径向径向进油孔32、轴向进油孔31和与车轴齿轮箱内腔相通的回油孔13，第一径向进油孔29、第二径向进油孔30和第三径向进油孔32分别与轴向进油孔31相互贯通；轴承套杯2套壁上还开设有环形槽33，环形槽33与第二径向进油孔30和车轴齿轮箱的进油口相对应设置；轴承套杯2位于车轴齿轮箱内的端部设置有挡油凸缘2-1，所述挡油凸缘2-1与圆柱滚子轴承11之间形成第一集油槽12。
如图2、4、5所示，轴承端盖4的轴孔内周面沿轴向间隔设置有端盖第一密封凸缘4-1、端盖第二密封凸缘4-2和端盖第三密封凸缘4-3，端盖第三密封凸缘4-3与调整环9、四点接触球轴承10之间形成第二集油槽15；轴承端盖4外端面沿径向间隔设置有端盖第四密封凸缘4-4、端盖第五密封凸缘4-5和端盖第六密封凸缘4-6；端盖第四密封凸缘4-4与端盖第五密封凸缘4-5之间形成第一迷宫密封槽16，端盖第五密封凸缘4-5与端盖第六密封凸缘4-6之间形成第二迷宫密封槽17；轴承端盖4上开设有第一轴向回油孔24、第二轴向回油孔3和径向回油孔14，径向回油孔14分别与第一轴向回油孔24和第二轴向回油孔3相互贯通，第二轴向回油孔3与轴承套杯2上的回油孔13相通；轴承端盖4上还设置有至少一组进油槽34，进油槽34分别与轴承套杯2的第三径向进油孔32对应设置。
如图2所示，在轴承端盖4的轴孔内套装有密封环8，密封环8的内环面设置有密封环第一密封凸缘8-1、密封环第二密封凸缘8-2、密封环第三密封凸缘8-3和密封环第四密封凸缘8-4；端盖第三密封凸缘4-3与密封环第四密封凸缘8-4相对应且形成第一径向密封间隙23-1，端盖第二密封凸缘4-2与密封环第三密封凸缘8-3相对应且形成第二径向密封间隙23-2，端盖第一密封凸缘4-1与密封环第二密封凸缘8-2相对应且形成第三径向密封间隙23-3；第一径向密封间隙23-1、第二径向密封间隙23-2和第三径向密封间隙23-3的直径依次递增，形成阶梯型密封结构；端盖第二密封凸缘4-2、端盖第三密封凸缘4-3以及密封环第三密封凸缘8-3和密封环第四密封凸缘8-4之间围成第一环形密封腔21；端盖第二密封凸缘4-2、端盖第一密封凸缘4-1以及密封环第二密封凸缘8-2之间围成第二环形密封腔20；密封环第一密封凸缘8-1、密封环第二密封凸缘8-2与端盖第一密封凸缘4-1之间围成第三环形密封腔19；第一环形密封腔21、第二环形密封腔20的底部均与轴承端盖4的第一轴向回油孔24相通。
如图1、2所示，位于密封环8外侧的锥齿轮轴7上套装有锥轴法兰6，在锥轴法兰6外周面上位于轴承端盖4一侧开设有环台，位于环台内套装有迷宫环5，迷宫环5位于轴承端盖4一侧的侧壁上沿径向自下而上设置有迷宫环第一密封凸缘5-1和迷宫环第二密封凸缘5-2，迷宫环第一密封凸缘5-1与迷宫环第二密封凸缘5-2之间形成第三迷宫密封槽18，迷宫环第一密封凸缘5-1的下表面设置有径向凸起28；锥轴法兰6与迷宫环第二密封凸缘5-2和密封环第一密封凸缘8-1之间围成第四迷宫密封槽22。
如图1、2所示，轴承端盖4的端盖第六密封凸缘4-6延伸至第四迷宫密封槽22中，同时轴承端盖4的端盖第五密封凸缘4-5延伸至迷宫环5的第三迷宫密封槽18中，迷宫环第一密封凸缘5-1延伸至轴承端盖4的第一迷宫密封槽16中，迷宫环第二密封凸缘5-2延伸至轴承端盖4的第二迷宫密封槽17中共同形成迷宫密封。
如图2所示，轴承套杯2与轴承端盖4之间设有第一O形密封圈25，轴承套杯2的回油孔13与轴承端盖4的轴向回油孔3之间设有第二O形密封圈26，轴承套杯2与所述车轴齿轮箱侧壁1之间设有第三O形密封圈27。
本发明密封原理简述如下：
当多功能车在低速作业时，齿轮箱转速较低，箱体内齿轮旋转所带动的搅油量也较少， 从而可能造成轴承润滑油量的不足。为了解决该问题，本发明通过在车轴齿轮箱侧壁1、轴 承套杯2、轴承端盖4上开设一些列的进油口及增设一些凸缘形成集油槽，该集油槽储存的 润滑油对四点接触球轴承10和圆柱滚子轴承11进行润滑。箱体内的润滑油通过齿轮甩油， 一部分进入第一集油槽12中，一部分甩在箱体内壁上，顺着箱体内壁流进箱体上的集油槽 中，通过在箱体集油槽上开设的至少一组进油口流进轴承套杯2上开设的环形槽33内，通过 在环形槽33内开设的第一径向进油孔29、第二径向进油孔30顺着轴承套杯2上开设的轴向 进油孔31和第三径向径向进油孔32、第一径向进油孔29以及轴承端盖4上开设的至少一组 进油槽34分别流进第一集油槽12和第二集油槽15内，四点接触球轴承10和圆柱滚子轴承11 分别进行润滑，从而保证了多功能车在低速作业时，齿轮箱内的轴承有充值的润滑油量来 润滑轴承。
当多功能车在高速运行时，由于齿轮箱转速较高，箱体内齿轮、轴承等旋转件的旋转使得箱体内部压力高于外部压力，且齿轮旋转所带动的搅油量也较多，使得第二集油槽15内的润滑油量较多，从而造成第二集油槽15内润滑油位高于轴承端盖4开设的第一轴向回油孔24，使得少部分润滑油通过轴承端盖4的第三密封凸缘4-3与密封环8的第四密封凸缘8-4之间形成的第一径向密封间隙23-1沿轴向溢出到第一环形密封腔21内。由于第一环形密封腔21对于溢出的这部分润滑油具有较好的减压作用，因此溢出的润滑油大部分在重力和离心力的双重作用下直接沿着第一环形密封腔21的内壁汇流到腔体底部，并通过轴承端盖4上开设的第一轴向回油孔24、径向回油孔14、第二轴向回油孔3，以及轴承套杯2上开设的回油孔13进入第二集油槽15内，并与润滑油液位高于轴承端盖4开设的第一轴向回油孔24的大部分润滑油一起流回箱体内。而对于附着在密封环8上的沿轴向继续外溢的那部分油气经轴承端盖4的端盖第二密封凸缘4-2与密封环8的第三密封凸缘8-3之间形成的第二径向密封间隙23-2和密封环8的第二密封凸缘8-2的径向甩油作用溢出到第二环形密封腔20内，通过第二环形密封腔20进一步的减压。由于第二环形密封腔20的底部与轴承端盖4开设的第一轴向回油孔24相通，因此最终溢出的润滑油都经轴承端盖4开设的第一轴向回油孔24、径向回油孔14、第二轴向回油孔3以及轴承套杯2开设的回油孔13流回到箱体内，实现齿轮箱内润滑油的循环。由于轴承端盖4的端盖第四密封凸缘4-4为斜凸缘，因此有效防止了大部分气、雨雪、灰尘等杂物进入箱体内部。由于迷宫环5上的第一密封凸缘5-1底部具有径向凸起28，可以进一步阻止箱体外的气、雨雪、灰尘等杂物的进入。由于轴承端盖4和迷宫环5具有轴向凸起，且各相对凸缘之间形成的第一迷宫密封槽16、第二迷宫密封槽17和第三迷宫密封槽18与各凸缘之间共同组成轴向迷宫密封，因此少部分进入轴向迷宫密封腔的气、雨雪、灰尘等杂物在重力、离心力的作用下，更进一步的阻碍了杂物进入密封装置内部。第一O形密封圈25、第二O形密封圈26和第三O形密封圈27的设置，有效阻止了润滑油经非贯通部位泄露及外部杂物进入箱体内部。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种多功能车车轴齿轮箱密封结构，包括设置在所述车轴齿轮箱侧壁（1）轴孔内用于支撑锥齿轮轴（7）的轴密封装置；所述轴密封装置包括设置在所述轴孔内的轴承套杯（2），设置在所述轴承套杯（2）内的四点接触球轴承（10）和圆柱滚子轴承（11），以及固定在车轴齿轮箱侧壁（1）上用于轴向定位的轴承端盖（4），所述轴承端盖（4）与所述四点接 触球轴承（10）之间设置有调整环（9）；其特征在于：
所述轴承套杯（2）的套壁上开设有第一径向进油孔（29）、第二径向进油孔（30）、第三径向径向进油孔（32）、轴向进油孔（31）和与车轴齿轮箱内腔相通的回油孔（13），所述第一径向进油孔（29）、第二径向进油孔（30）和第三径向进油孔（32）分别与轴向进油孔（31）相互贯通；轴承套杯（2）套壁上还开设有环形槽（33），所述环形槽（33）与第二径向进油孔（30）和车轴齿轮箱的进油口相对应；轴承套杯（2）位于车轴齿轮箱内的端部设置有挡油凸缘（2-1），所述挡油凸缘（2-1）与所述圆柱滚子轴承（11）之间形成第一集油槽（12）；
所述轴承端盖（4）的轴孔内周面沿轴向间隔设置有端盖第一密封凸缘（4-1）、端盖第二密封凸缘（4-2）和端盖第三密封凸缘（4-3），所述端盖第三密封凸缘（4-3）与所述调整环（9）、四点接触球轴承（10）之间形成第二集油槽（15）；轴承端盖（4）外端面沿径向间隔设置有端盖第四密封凸缘（4-4）、端盖第五密封凸缘（4-5）和端盖第六密封凸缘（4-6）；所述端盖第四密封凸缘（4-4）与端盖第五密封凸缘（4-5）之间形成第一迷宫密封槽（16），端盖第五密封凸缘（4-5）与端盖第六密封凸缘（4-6）之间形成第二迷宫密封槽（17）；轴承端盖（4）上开设有第一轴向回油孔（24）、第二轴向回油孔（3）和径向回油孔（14），所述径向回油孔（14）分别与所述第一轴向回油孔（24）和第二轴向回油孔（3）相互贯通，所述第二轴向回油孔（3）与所述轴承套杯（2）上的回油孔（13）相通；轴承端盖（4）上还设置有至少一组进油槽（34），所述进油槽（34）与轴承套杯（2）的第三径向进油孔（32）相对应；
在所述轴承端盖（4）的轴孔内套装有密封环（8），所述密封环（8）的内环面设置有密封环第一密封凸缘（8-1）、密封环第二密封凸缘（8-2）、密封环第三密封凸缘（8-3）和密封环第四密封凸缘（8-4）；所述端盖第三密封凸缘（4-3）与所述密封环第四密封凸缘（8-4）相对应且形成第一径向密封间隙（23-1），所述端盖第二密封凸缘（4-2）与所述密封环第三密封凸缘（8-3）相对应且形成第二径向密封间隙（23-2），所述端盖第一密封凸缘（4-1）与所述密封环第二密封凸缘（8-2）相对应且形成第三径向密封间隙（23-3）；所述端盖第二密封凸缘（4-2）、端盖第三密封凸缘（4-3）以及密封环第三密封凸缘（8-3）和密封环第四密封凸缘（8-4）之间围成第一环形密封腔（21）；所述端盖第二密封凸缘（4-2）、端盖第一密封凸缘（4-1）以及密封环第二密封凸缘（8-2）之间围成第二环形密封腔（20）；密封环第一密封凸缘（8-1）、密封环第二密封凸缘（8-2）与端盖第一密封凸缘（4-1）之间围成第三环形密封腔（19）；所述第一环形密封腔（21）、第二环形密封腔（20）的底部均与轴承端盖（4）的第一轴向回油孔（24）相通。
2.根据权利要求1所述的多功能车车轴齿轮箱密封结构，其特征在于：所述轴密封装置还包括锥轴法兰（6），所述锥轴法兰（6）套装在位于所述密封环（8）外侧的锥齿轮轴（7）上；在锥轴法兰（6）外周面上位于所述轴承端盖（4）一侧开设有环台，所述环台内套装有迷 宫环（5），所述迷宫环（5）位于轴承端盖（4）一侧的侧壁上沿径向自下而上设置有迷宫环第 一密封凸缘（5-1）和迷宫环第二密封凸缘（5-2），所述迷宫环第一密封凸缘（5-1）与迷宫环 第二密封凸缘（5-2）之间形成第三迷宫密封槽（18），所述迷宫环第一密封凸缘（5-1）的下表面设置有径向凸起（28）；锥轴法兰（6）与所述迷宫环第二密封凸缘（5-2）和密封环第一密封凸缘（8-1）之间围成第四迷宫密封槽（22）。
3.根据权利要求2所述的多功能车车轴齿轮箱密封结构，其特征在于：所述轴承端盖（4）的端盖第六密封凸缘（4-6）延伸至所述第四迷宫密封槽（22）中，同时所述轴承端盖（4）的端盖第五密封凸缘（4-5）延伸至迷宫环（5）的第三迷宫密封槽（18）中，所述迷宫环第一密封凸缘（5-1）延伸至轴承端盖（4）的第一迷宫密封槽（16）中，所述迷宫环第二密封凸缘（5-2）延伸至轴承端盖（4）的第二迷宫密封槽（17）中共同形成迷宫密封。
4.根据权利要求1所述的多功能车车轴齿轮箱密封结构，其特征在于：所述轴承套杯（2）与轴承端盖（4）之间设有第一O形密封圈（25），所述轴承套杯（2）的回油孔（13）与轴承端盖（4）的轴向回油孔（3）之间设有第二O形密封圈（26），所述轴承套杯（2）与所述车轴齿轮箱侧壁（1）之间设有第三O形密封圈（27）。
5.根据权利要求1所述的多功能车车轴齿轮箱密封结构，其特征在于：所述第一径向密封间隙（23-1）、第二径向密封间隙（23-2）和第三径向密封间隙（23-3）的直径依次递增，形成阶梯型密封结构。
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