秦 軍

（重慶凱瑞傳動(dòng)技術(shù)有限公司，重慶 401122）

重慶2、3號(hào)線為跨座式單軌列車，其中2號(hào)線早期車輛為日本進(jìn)口，2號(hào)線后期及3號(hào)線為完全國(guó)產(chǎn)化車輛。齒輪箱是轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件，密封是齒輪箱的關(guān)鍵功能。潤(rùn)滑油泄漏不僅會(huì)污染環(huán)境，而且會(huì)增加列檢的工作量（需要重點(diǎn)檢查齒輪箱中的油位）。國(guó)產(chǎn)化的齒輪箱在重慶2號(hào)線上運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行性能及密封效果幾乎與進(jìn)口齒輪箱一致，但在重慶3號(hào)線運(yùn)行時(shí)，齒輪箱的輸入軸迷宮密封部位出現(xiàn)了漏油現(xiàn)象?；谥貞c3號(hào)線運(yùn)行的齒輪箱輸入軸迷宮密封的漏油問(wèn)題進(jìn)行分析，制定改進(jìn)措施，進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證和裝車試驗(yàn)驗(yàn)證。

1 漏油現(xiàn)象及比例

用戶在列檢時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪箱輸入軸迷宮位置堆積了大量灰塵，用手觸摸灰塵，發(fā)現(xiàn)灰塵濕漉漉的。仔細(xì)觀察，部分齒輪箱輸入軸迷宮密封位置有明顯油跡。齒輪箱輸入軸迷宮位置漏油現(xiàn)象如圖1所示。列車為6輛編組，12個(gè)轉(zhuǎn)向架共配置24臺(tái)齒輪箱，其中動(dòng)車齒輪箱18臺(tái)，拖車齒輪箱6臺(tái)，只有動(dòng)車齒輪箱有輸入軸結(jié)構(gòu)。排查該列車齒輪箱輸入軸密封情況，其中16臺(tái)齒輪箱輸入軸有漏油現(xiàn)象，漏油比例達(dá)89%。分批次排查3號(hào)線上運(yùn)營(yíng)的其他列車齒輪箱輸入端的密封情況，發(fā)現(xiàn)總體情況基本相同。

2 迷宮密封原理

迷宮密封是一種非接觸式密封，具有長(zhǎng)壽命、免維護(hù)的特點(diǎn)。該密封結(jié)構(gòu)中通過(guò)人為在固定端蓋和（或）旋轉(zhuǎn)軸之間的泄油道內(nèi)設(shè)計(jì)多個(gè)齒或者槽來(lái)增加泄漏流體的流動(dòng)阻力，從而造成泄漏的流體的壓力差急劇損失[1]。通過(guò)迷宮間隙泄漏的潤(rùn)滑油在甩油環(huán)的作用下，利用離心力將高速運(yùn)動(dòng)的潤(rùn)滑油甩向端蓋內(nèi)壁，附著在端蓋內(nèi)壁上的潤(rùn)滑油在重力作用下靜止于回油腔中，然后通過(guò)回油道流回箱體內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油的密封。一種典型的三腔密封結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括1級(jí)回油腔、2級(jí)回油腔、甩油環(huán)以及回水腔等結(jié)構(gòu)。

3 齒輪箱輸入軸迷宮密封結(jié)構(gòu)分析

齒輪箱輸入軸迷宮結(jié)構(gòu)是一個(gè)比較典型的2腔式迷宮密封（由于結(jié)構(gòu)受限及考慮軌道面不積水，未設(shè)計(jì)回水腔），有1個(gè)較小的1級(jí)回油腔和1個(gè)較大的2級(jí)回油腔。2個(gè)并緊的鎖緊螺母和半聯(lián)軸節(jié)上的一部分兼具甩油環(huán)的功能。在軸承座的正下方設(shè)計(jì)了3條Φ8 mm的回油道，回油道直通齒輪箱內(nèi)部。齒輪箱輸入軸迷宮密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

4 漏油原因分析

針對(duì)齒輪箱輸入軸迷宮位置的漏油，從可能引起泄漏的人、機(jī)、料、法、環(huán)共5個(gè)方面出發(fā)，利用魚骨圖進(jìn)行系統(tǒng)分析。魚骨圖分析結(jié)果見(jiàn)圖4。

在魚骨圖分析的基礎(chǔ)上，逐條對(duì)可能產(chǎn)生泄漏的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，排除非關(guān)鍵原因，找到真正的漏油原因，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 迷宮漏油原因詳細(xì)分析

從表1可以看出，回油不暢是潤(rùn)滑油泄漏的關(guān)鍵原因。解決回油問(wèn)題是解決潤(rùn)滑油泄漏問(wèn)題的改進(jìn)方向。出現(xiàn)回油不暢的原因是車輛在軌道上是雙向運(yùn)行，中間軸大齒輪將會(huì)產(chǎn)生雙向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，中間軸大齒輪的旋轉(zhuǎn)方向使箱體底部的潤(rùn)滑油涌向回油孔，使得潤(rùn)滑油對(duì)輸入端迷宮密封位置形成一種倒灌現(xiàn)象[2]。中間軸大齒輪持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得具有動(dòng)能的潤(rùn)滑油被困在輸入軸承座和下箱體之間的夾角區(qū)域，封堵了3個(gè)Φ8 mm的回油孔，導(dǎo)致2級(jí)回油腔的潤(rùn)滑油量持續(xù)積累，最終在車輛下坡及車輛加、減速的綜合工況作用下使得潤(rùn)滑油從迷宮間隙流出[3]。潤(rùn)滑油的聚集示意圖見(jiàn)圖5。

5 改進(jìn)措施

根據(jù)分析確定了齒輪箱輸入迷宮漏油的可能原因，現(xiàn)在針對(duì)原因在原始設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)措施。原始設(shè)計(jì)的回油孔由下箱體和輸入軸承座構(gòu)成，回油道的最小截面出現(xiàn)在輸入軸承座上，為3個(gè)Φ8 mm的孔，見(jiàn)圖6。

改進(jìn)方案是在原始設(shè)計(jì)的油孔位置，從軸承座一側(cè)（箱體內(nèi)側(cè)）使用鉆孔工藝擴(kuò)大回油孔直徑，將回油孔由3個(gè)Φ8 mm的孔改制成3個(gè)Φ13 mm的孔，見(jiàn)圖7?；赜涂讛U(kuò)大可以增加回油量，減小潤(rùn)滑油在孔內(nèi)的流動(dòng)阻力[4]。此外，改變回油孔在箱體內(nèi)部的位置，可以降低中間軸大齒輪旋轉(zhuǎn)攪油對(duì)回油的影響[5]。

6 試驗(yàn)驗(yàn)證

6.1 臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證

將回油孔改進(jìn)后的齒輪箱安裝在出廠例行試驗(yàn)臺(tái)上，按最高油位線加注潤(rùn)滑油量，約5.2 L。按照車輛運(yùn)行時(shí)的速度、極限軌道坡度（60‰）、空載下進(jìn)行模擬試驗(yàn)，齒輪箱空載試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表2，試驗(yàn)臺(tái)布置見(jiàn)圖8。試驗(yàn)過(guò)程中使用紅外線測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)齒輪箱溫度，目測(cè)及用擦拭紙擦拭檢查輸入軸迷宮位置的泄露情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，齒輪箱溫度正常，輸入軸迷宮位置未見(jiàn)潤(rùn)滑油泄漏，證明改進(jìn)方向正確，改進(jìn)措施在臺(tái)架上運(yùn)行有效。

表2 齒輪箱空載試驗(yàn)參數(shù)

6.2 裝車試驗(yàn)驗(yàn)證

改進(jìn)措施的最終有效性需要安裝在車輛上進(jìn)行正線載客運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)驗(yàn)證。將改制好輸入軸承座回油孔的齒輪箱換裝到正線運(yùn)營(yíng)的車輛上進(jìn)行正線載客試驗(yàn)，車輛列檢時(shí)目測(cè)檢查輸入軸迷宮位置的漏油情況。結(jié)果顯示，對(duì)車輛持續(xù)多年的跟蹤檢查未發(fā)現(xiàn)輸入軸迷宮位置有潤(rùn)滑油泄漏的現(xiàn)象，表明改進(jìn)方向正確，改進(jìn)措施在正線運(yùn)營(yíng)中具有有效性。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)、裝車運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)驗(yàn)證表明，單軌齒輪箱輸入軸迷宮漏油的改進(jìn)措施有效，解決了齒輪箱輸入軸迷宮密封的漏油問(wèn)題，減少了日常列檢中對(duì)齒輪箱油位檢查的工作量，提高了顧客對(duì)產(chǎn)品的滿意度。本次漏油改進(jìn)驗(yàn)證也為后續(xù)齒輪箱迷宮密封的回油孔設(shè)計(jì)找到了一個(gè)新方向，即設(shè)計(jì)回油孔在箱體內(nèi)部的位置時(shí)要考慮齒輪攪油的影響，且回油孔在結(jié)構(gòu)允許的情況下，截面積應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)大一些。