一种密封结构、独立轮对装置及转向架
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆部件技术领域,具体而言,涉及一种密封结构、独立轮对装置及转向架。
背景技术
随着城市轨道交通地铁、轻轨等发展迅速,轨道交通车辆的要求也越来高。例如独立轮对技术得到了广泛应用。传统轮对车轮和车轴之间通过过盈压装,通过车轴带动车轮转动,轮轴之间不涉及密封技术;独立轮对车轮和车轴之间则通过滚子轴承连接,轴承外圈安装在车轮内孔中,内圈安装在车轴上,这种轮对就涉及到车轮轴承的密封。
现有技术中轨道交通车辆的密封机构结构复杂,进而造成密封组件的成本较高的问题,而且密封效果差,无法实现对空气中的水汽、灰尘、砂砾等杂质进行有效隔离。
发明内容
本发明的目的包括提供一种密封结构,以改善现有技术中存在的上述问题。
本发明的目的还包括提供一种独立轮对装置,该独立轮对装置包括上述的密封结构。
本发明的目的还包括提供一种转向架,该转向架包括上述的独立轮对装置。
本发明的实施例是这样实现的:
一种密封结构,用于密封第一部件和第二部件之间的间隙,第一部件与第二部件可转动地配合,其包括第一密封机构,第一密封机构包括转动配合的静密封环和动密封环;静密封环用于与第二部件连接,动密封环用于与第一部件连接;
静密封环与动密封环之间形成沿轴向延伸的第一间隙和沿径向延伸且与第一间隙连通的第二间隙;第一间隙内设置有第一密封组件;第二间隙内设置有第二密封组件。
在本发明的一个实施例中:
上述第一密封组件包括设置在静密封环的外周面与动密封环的内周面之间的第一密封叠环,第一密封叠环沿径向的两端侧分别与静密封环和动密封环抵紧配合。
在本发明的一个实施例中:
上述静密封环的外周面开设有第一密封槽,第一密封叠环的两端分别与第一密封槽的底面以及动密封环的内周面抵紧配合。
在本发明的一个实施例中:
上述动密封环的内周面靠近静密封环的一端设置有第一锥面,第一锥面用于与第一密封叠环挤压,以使第一密封叠环径向压缩。
在本发明的一个实施例中:
上述静密封环的外周面设置有密封部,密封部沿径向延伸,密封部与动密封环之间形成第二间隙;第二密封组件包括设置在密封部上的密封凸起以及设置在动密封环上的第二密封槽;密封凸起与第二密封槽沿轴向延伸,密封凸起与第二密封槽间隙配合形成密封迷宫结构。
在本发明的一个实施例中:
上述第二密封组件还包括第一V型密封圈,第一V型密封圈设置在密封凸起的顶面与第二密封槽的底面之间。
在本发明的一个实施例中:
上述第二密封组件还包括第二V型密封圈,第二V型密封圈设置在动密封环的外端面与密封部之间。
在本发明的一个实施例中:
上述第二密封槽具有与密封凸起的外周面配合的侧壁;第二密封组件还包括设置在密封凸起的外周面的第三密封槽以及设置在第三密封槽内的第二密封叠环;第二密封叠环径向的两端分别与第三密封槽的底面以及侧壁抵紧配合。
在本发明的一个实施例中:
上述侧壁远离第二密封槽的底面的一端设置有第二锥面,第二锥面用于与第二密封叠环抵顶,以使第二密封叠环径向压缩。
在本发明的一个实施例中:
沿动密封环的径向间隔设置有两个第二密封槽,沿静密封环的径向设置有两个密封凸起,两个第二密封槽与两个密封凸起一一对应配合设置。
在本发明的一个实施例中:
位于动密封环外侧的第二密封槽的底面与动密封环的内端面之间的距离大于位于动密封环径向内侧的第二密封槽的底面与内端面之间的距离。
在本发明的一个实施例中:
上述动密封环还设置有凸台,凸台用于与第一部件卡接配合;第一密封机构还包括设置在凸台与动密封环的端面的交界处的第一密封圈。
在本发明的一个实施例中:
上述静密封环轴向的一端设置有定位凹槽,定位凹槽用于与第二部件的定位台阶配合,以对静密封环的轴向定位。
在本发明的一个实施例中:
上述定位凹槽与静密封环的端面的交界处设置有第二密封圈。
在本发明的一个实施例中:
上述密封结构还包括第二密封机构;第二密封机构与第一密封机构相对设置,第一密封机构和第二密封机构分别用于对第一部件的轴向两侧进行密封。
在本发明的一个实施例中:
上述第二密封机构包括固定连接于第一部件的外端盖以及设置在外端盖内的轴向锁紧盖;轴向锁紧盖的外周面与外端盖的内周面之间设置有第三密封叠环。
一种独立轮对装置,包括车轴、车轮以及上述任意一种密封结构;车轮套设在车轴上,车轴与车轮可转动地连接;第一密封机构设置在车轮轴向的一侧,且第一密封机构的动密封环连接于车轮,第一密封机构的静密封环连接于车轴。
一种转向架,包括上述的独立轮对装置。
本发明实施例的有益效果包括:
本发明的实施例提供的密封结构,用于密封第一部件和第二部件之间的间隙,第一部件与第二部件可转动地配合。其包括第一密封机构。第一密封机构包括相互转动配合静密封环以及动密封环,动密封环用于与第一部件连接,静密封环用于与第二部件连接。动密封环与静密封环之间形成沿径向延伸的第一间隙以及沿轴向延伸的第二间隙,第一间隙和第二间隙相互连通,通过在第一间隙内设置第一密封组件,在第二间隙内设置第二密封组件,提高密封效果,对使用环境中的杂质(例如水汽、灰尘、砂砾等)进行有效阻隔,满足使用要求,从而有助于提高使用寿命。
本发明的实施例提供的独立轮对装置,其包括上述的密封结构,因此也具有密封效果好、能够满足使用需求、使用寿命长的有益效果。
本发明的实施例提供的转向架,包括上述的独立轮对装置,因此也具有密封效果好、能够满足使用需求、使用寿命长的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的独立轮对装置的整体结构示意图;
图2为图1中Ⅱ处的局部结构放大示意图;
图3为本发明实施例1提供的独立轮对装置中静密封环的结构示意图;
图4为本发明实施例1提供的独立轮对装置中动密封环的结构示意图;
图5为图1中Ⅴ处的局部结构放大示意图;
图6为本发明实施例2提供的独立轮对装置的局部结构示意图;
图7为本发明实施例3提供的独立轮对装置的局部结构示意图。
图标:010-独立轮对装置;110-车轴;111-定位台阶;112-第一端面;113-第二端面;120-车轮;131-第一轴承;132-第二轴承;200-第一密封机构;210-静密封环;211-第一环体;212-密封部;213-密封凸起;214-第一密封槽;215-定位凹槽;216-第一安装缺口;217-第三密封槽;220-动密封环;221-第二环体;222-第一安装凸起;223-凸台;224-第二密封槽;225-第一锥面;226-第二锥面;231-第一密封叠环;232-第二密封叠环;233-第一V型密封圈;234-第二V型密封圈;235-第一密封圈;236-第二密封圈;300-第二密封机构;310-轴向锁紧盖;311-第四密封槽;320-外端盖;330-第三密封叠环;340-第三密封圈。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
图1为本实施例提供的独立轮对装置010的结构示意图,图2为图1中Ⅱ处的局部结构放大示意图。请结合参照图1和图2,本实施例提供了一种密封结构,用于对第一部件和第二部件之间的间隙进行密封,第一部件与第二部件可转动的配合。本实施例以将密封结构用于独立轮对时为例对密封结构及其形成的独立轮对装置010进行描述。因此第一部件为独立轮对装置010的车轮120,第二部件为独立轮对装置010的车轴110,密封结构用于对车轮120与车轴110之间的间隙进行密封,以为轴承提供满足使用需求的工作环境。
下面对本实施例提供的独立轮对装置010进行进一步说明:
独立轮对装置010,其包括车轴110、车轮120以及第一密封机构200。车轮120通过轴承可转动地套设在车轴110上,第一密封机构200设置在车轮120内侧,对车轮120与车轴110之间的间隙进行密封,以实现对轴承的密封。第一密封机构包括连接在车轴110上的静密封环210以及连接在车轮120上的动密封环220,动密封环220能够在车轮120的带动下转动,从而与静密封环210转动配合。动密封环220与静密封环210之间形成沿径向延伸的第一间隙以及沿轴向延伸的第二间隙,第一间隙和第二间隙相互连通,通过在第一间隙内设置第一密封组件,在第二间隙内设置第二密封组件,提高密封效果,对使用环境中的水汽、灰尘、砂砾等杂质进行有效阻隔,满足轴承的使用要求,从而有助于提高独立轮对装置010的使用寿命。
请参照图1,在本实施例中,独立轮对装置010包括车轴110以及车轮120,车轴110与车轮120之间设置有轴承,从而使车轮120可转动地套设在车轴110外,具体的,在车轮120的内外两侧分别设置有轴承,两个轴承分别为第一轴承131和第二轴承132,第一轴承131位于车轮120内侧的车轮120与车轴110之间,第二轴承132位于车轮120外侧的车轮120与车轴110之间。为了实现对轴承进行密封,防止在使用过程中,空气中的杂质(例如水汽、灰尘、砂砾)进入轴承,在第一轴承131远离第二轴承132的一端设置有第一密封机构200,在第二轴承132远离第一轴承131的一端设置有第二密封机构300。第一密封机构200与第二密封机构300相对设置,从而通过第一密封机构200和第二密封机构300分别对车轮120轴向的两侧进行密封,避免杂质进入车轮120与车轴110之间的间隙、进而影响独立轮对装置010的工作。
图3为本实施例提供的独立轮对装置010中静密封环210的结构示意图,图4为本实施例提供的独立轮对装置010中动密封环220的结构示意图。请结合参照图2-图4,在本实施例中,第一密封机构200包括连接于静密封环210以及连接在车轮120上的动密封环220,静密封环210与动密封环220可转动的配合,并且静密封环210与动密封环220之间形成有沿轴向延伸的第一间隙以及沿径向延伸的第二间隙,第一间隙与第二间隙相互连通。第一间隙内设置有第一密封组件,第二密封间隙内设置有第二密封组件,通过第一密封组件和第二密封组件的共同作用,对轴承进行密封,保证密封效果满足独立轮对的使用要求。
具体的,在车轴110上设置有定位台阶111,定位台阶111呈阶梯状,从而形成沿轴向逐渐靠近第一轴承131的第一端面112和第二端面113。静密封环210包括大致为圆环柱形的第一环体211,第一环体211的内外周面即为静密封环210的内外周面,第一环体211沿轴向的两端面即为静密封环210沿轴向的两端面,第一环体211一端端面设置有定位凹槽215,第一环体211该侧的端面与定位台阶111的第一端面112抵接,定位凹槽215的底面与定位台阶111的第二端面113抵接,从而实现对静密封环210的轴向定位,同时使用时,第一环体211远离定位凹槽215一端的端面与第一轴承131的内圈抵接,从而使静密封环210被压紧在车轴110与第一轴承131之间,防止在使用过程中静密封环210发生轴向窜动、影响第一密封机构200的密封效果。同时定位凹槽215的侧面与连接在第一端面112和第二端面113之间的周面抵接,从而保证静密封环210径向的定位可靠性。进一步的,静密封环210与车轴110之间设置有第二密封圈236,从而实现静密封环210与车轴110之间的密封。具体的,在第一环体211的端面与定位凹槽215的交界处开设有第一安装缺口216,第二密封圈236设置在第一安装缺口216内。优选的,第二密封圈236为O型密封圈。
动密封环220包括大致呈圆环柱状的第二环体221,第二环体221的内外周面即为动密封环220的内外周面,第二环体221沿轴向的两端面即为动密封环220沿轴向的两端面。动密封环220还包括设置在第二环体221外周面上的第一安装凸起222,第一安装凸起222为第二环体221的外周面沿径向向外突出形成。进一步的,在动密封环220与车轮120之间设置有第一密封圈235,从而实现动密封环220与车轮120之间的密封。具体的,动密封环220还包括设置在第二环体221靠近车轮120一端的端面的凸台223,凸台223为第二环体221的内端面沿轴向向外突出形成,凸台223插入车轮120的内孔中,且凸台223的外周面与车轮120内孔的孔面配合,从而实现凸台223与车轮120的卡接配合。第一密封圈235设置在凸台223的外周面与第一安装凸起222的端面的交界处,同时在车轮120的内侧端面与内孔的交界处开设有第二安装缺口,第一密封圈235被容纳在第二安装缺口中。优选的,第一密封圈235为O型密封圈。
请继续结合参照图2-图4,在本实施例中,第一间隙包括第一环体211的外周面与第二环体221的内周面之间的间隙,第一密封组件包括设置在第一环体211的外周面与第二环体221的内周面之间两个第一密封叠环231,第一密封叠环231沿径向的两端分别与第一环体211和第二环体221抵紧配合,实现密封功能。具体的,为了保证第一密封组件的密封效果,第一环体211的外周面上开设有两个第一密封槽214,两个第一密封叠环231分别设置在两个第一密封槽214内,第一密封叠环231沿径向的两端分别与第一密封槽214的底面以及第二环体221的内周面抵紧配合。
需要说明的,在本实施例中,第一环体211的外周面上开设有两个第一密封槽214,两个第一密封叠环231分别设置在两个第一密封槽214内,可以理解的,在其他具体实施例中,也可以根据外界环境的恶劣程度等情况,具体设置第一密封槽214及第一密封叠环231的数量,例如将第一密封槽214和第一密封叠环231的数量设置为1个或3个等,能够满足密封需求即可。
进一步的,第一密封叠环231包括多个弹性钢片,第一密封叠环231处于自由状态时的外径尺寸略大于第二环体221的内周面的径向尺寸,动密封环220套设到静密封环210后,第一密封叠环231发生径向压缩,从而对第一密封槽214与动密封环220之间进行涨紧密封。为了保证在动密封环220与静密封环210的安装过程中能够顺利挤压第一密封叠环231,从而实现安装,进一步的,在第二环体221的内周面、且靠近静密封环210的一端设置有第一锥面225,沿逐渐靠近第一轴承131的方向,第一锥面225的径向尺寸逐渐减小,在安装过程中,第一密封叠环231与第一锥面225挤压,在静密封环210和动密封环220沿轴向相对靠近的过程中,第一密封叠环231受到第一锥面225的挤压,径向尺寸逐渐减小,直至与第二环体221的内周面抵接。优选的,第一锥面225与第二环体221的内周面之间通过弧面圆滑过渡。
静密封环210还包括设置在第一环体211的外周面的密封部212。密封部212沿径向向外延伸,密封部212靠近第一轴承131一端的端面与第二环体221远离第一轴承131一端的端面之间形成第二间隙。密封部212靠近第一轴承131一端的端面上设置有密封凸起213,密封凸起213沿轴向向靠近第一轴承131的方向延伸。动密封环220的第二环体221远离第一轴承131一端的端面上开设有第二密封槽224。第二密封组件包括密封凸起213和第二密封槽224,密封凸起213插入第二密封槽224中,同时位于第二密封槽224径向内侧的第二环体221插入密封凸起213与第一环体211的外周面之间的空隙中,通过间隙配合形成密封迷宫结构,从而使第二间隙呈蛇形向径向外侧延伸。
为了提高第二密封组件的密封效果,对密封迷宫结构进行进一步密封,进一步的,第二密封组件还包括设置在密封凸起213与第二密封槽224之间的第一V型密封圈233,第一V型密封圈233轴向的两侧分别与密封凸起213的顶面以及第二密封槽224的底面抵接。
进一步的,第二密封组件还包括设置在密封部212与第二环体221之间的第二V型密封圈234,第二V型密封圈234轴向的两侧分别与密封部212以及第二环体221抵接。
图5为图1中Ⅴ处的局部结构放大示意图。请结合参照图1和图5,在本实施例中,第二密封机构300包括连接于车轴110外侧的外端盖320以及设置在外端盖320与车轴110轴端之间的轴向锁紧盖310。具体的,外端盖320大致具备内腔的圆柱状,其内腔轴向的一端呈开口状,轴向锁紧盖310通过该开口进入外端盖320的内腔中。为了保证第二轴承132的密封,轴向锁紧盖310的外周面上开设有两个第四密封槽311,两个第三密封叠环330分别设置在两个第四密封槽311中,第三密封叠环330径向的两侧分别与第四密封槽311的底面以及外端盖320的内周面抵接。
第三密封叠环330包括多个弹性钢片,为了使安装更加方便,进一步的,外端盖320的内端面靠近开口的一端设置有第三锥面,沿轴向向内的方向,第三锥面的径向尺寸逐渐减小,在外端盖320的安装过程中,第三锥面挤压第三密封叠环330,使第三密封叠环330发生径向压缩,从而实现外端盖320与轴向锁紧盖310之间的涨紧密封。
进一步的,为了保证外端盖320与车轮120之间的密封,第二密封机构300还包括设置在外端盖320与车轮120之间的第三密封圈340。具体的,外端盖320设置开口一端的端面上设置有沿轴向延伸的密封凸台223,密封凸台223伸入车轮120的内孔中,第三密封件设置在密封凸台223与第二安装凸起的交界处,同时,车轮120的外侧端面与内孔的交界处设置有第三安装缺口,第三密封圈340被容纳在第三安装缺口中。优选的,第三密封圈340为O型密封圈。
本发明的实施例中提供的独立轮对装置010,安装时,将第二V型密封圈234安装在密封凸起213与第一环体211之间的空隙中,然后在第一密封槽214中装入第一密封叠环231,之后将第二密封圈236安装在第一安装缺口216处;同时,在第一V型密封圈233安装在第二密封槽224中;然后将动密封环220安装到静密封环210上组装形成第一密封机构200,在此过程中,第一锥面225对第一密封叠环231挤压,使其径向压缩。然后将第一密封机构200套设到车轴110上,直至定位凹槽215与定位台阶111抵接定位,之后将第一轴承131安装到车轴110上,保证静密封环210的固定。完成后,将车轮120以及第二轴承132安装到车轴110上,并通过连接螺栓将动密封环220固定连接在车轮120上。最后将第二密封机构300安装完成即可。
综上,本实施例提供的独立轮对装置010,在车轮120内侧设置有第一密封机构200,第一密封机构200包括可转动配合的动密封环220和静密封环210,并且在动密封环220和静密封环210之间设置轴向密封的第一密封组件以及径向密封的第二密封组件,通过第一密封组件和第二密封组件的共同作用,保证了独立轮对装置010具有良好的密封效果,能够有效延长独立轮对装置010的使用寿命,同时,第一密封机构200安装方便,结构简单,有助于降低生产使用成本。进一步的,在车轮120外侧通过设置第二密封机构300保证了独立轮对装置010的整体密封效果。
本发明的实施例还提供了一种转向架(图未示出),其包括上述的独立轮对装置010。由于该转向架包括上述的独立轮对装置010,因此也具有密封效果好、使用寿命长、结构简单、安装方便的有益效果。
实施例2
本实施例也提供了一种密封机构,本实施例是在实施例1的技术方案的基础上的进一步改进,实施例1描述的技术方案同样适用于本实施例,实施例1已记载的技术方案不再重复描述。
图6为本实施例提供的独立轮对装置010的局部结构示意图。请参照图6,本实施例与实施例1的区别在于,第二密封组件还包括设置在所述密封凸起213与所述第二密封槽224之间的第二密封叠环232。具体的,第二密封槽224具有与密封凸起213的外周面配合的侧壁,密封凸起213的外周面上开设有第三密封槽217,第三密封槽217内设置有第二密封叠环232,第二密封叠环232径向的两侧分别与第三密封槽217的底面以及第二密封槽224的侧壁抵紧配合。
进一步的,第二密封叠环232包括多个弹性钢片。第二密封槽224的侧壁远离第一轴承131的一端设置有第二锥面226,沿逐渐靠近第一轴承131的方向,第二锥面226的径向尺寸逐渐减小,在第二密封叠环232相对第二锥面226滑动的过程中,第二锥面226对第二密封叠环232的挤压使第二密封叠环232径向压缩。
实施例3
本实施例也提供了一种密封结构,本实施例是在实施例2的技术方案的基础上的进一步改进,实施例2描述的技术方案同样适用于本实施例,实施例2已记载的技术方案不再重复描述。
图7为本实施例提供的密封结构的局部结构示意图。请参照图7,具体的,本实施例与实施例2的区别在于,沿动密封环220的径向设置有两个第二密封槽224,同时密封部212上设置有分别与两个第二密封槽224一一对应配合设置的两个密封凸起213,从而在第二环体221与密封部212之间形成E形的迷宫结构。两个第二密封槽224的底部均设置有第一V型密封圈233,相邻两个密封凸起213之间的空隙底部以及径向内侧的密封凸起213与第一环体211的外周面之间的空隙底部分别设置有第二V型密封槽。同时径向内侧的一对密封凸起213和第二密封槽224之间设置有第二密封叠环232。
进一步的,为了保证能够在径向内侧的一对密封凸起213和第二密封槽224之间设置第二密封叠环232,两个第二密封槽224交错设置,即位于第二环体221的径向外侧的第二密封槽224的底面与第一轴承131之间的距离大于位于第二环体221的径向内侧的第二密封槽224的底面与第一轴承131之间的距离,同时沿径向向内的方向,第二环体221的设置第二密封槽224一侧的端面到第一轴承131之间的距离逐渐减小。
需要说明的,本实施例提供的独立轮对装置010为在实施例2的基础上进一步改进得到,可以理解的,在其他实施例中,也可以根据需求,在实施例1的基础上进行改进,将第二密封槽224与第二密封凸起213的数量设置为两个,同时,由于无需在第二密封槽224与第二密封凸起213之间设置第二密封叠环232,因此也无需为实现预留第二密封叠环232的设置空间而将两个第二密封槽224交错设置。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。