密封胶对齿轮传动装置影响的研究

密封胶对齿轮传动装置影响的研究
摘要：密封胶进入齿轮传动装置内腔后，随着齿轮的啮合运转，密封胶会
被碾压成碎末。

这些碎末对齿轮传动装置的性能是否产生不利影响，是否影响到
期内部关键零部件的寿命，是否对齿轮传动装置的运行安全产生影响。

本文从密
封胶的性能以及与其相关的零部件进行研究，并行试验，对试验后的齿轮传动装
置分解检查；结合经过实际运行120万公里的齿轮传动装置分解检查，并对关键
零件轴承进行检测。

各种结果表明，进入箱体内部的密封胶不会对齿轮传动装置
产生危害。

少量的密封胶进入箱体内部，不需要特别处理，随着周期的换油，残
留在箱体内部的密封胶会逐渐减少，对装置的安全运行无影响；从工艺上提出改
进措施，减少密封胶进入到箱体内部。

关键词：齿轮传动装置；密封胶；轴承检测；
1、概述
齿轮传动装置是城市轨道列车走行部关键零部件，安装在列车的轮对上。

齿
轮传动装置的从动齿轮通过过盈配合安装在车轴上，主动齿轮通过联轴节与牵引
电机相连接。

齿轮传动装置的端部通过吊挂装置与转向架相连接，如图1所示。

牵引电机的牵引力通过联轴节传递给主动齿轮，通过齿轮的啮合，将驱动力传递
给车轴，带动车轮，从而驱动列车前进。

传动装置的性能直接关系到列车的行车
质量、安全。

为检修维护方便，通常将齿轮传动装置箱体设计成分体式，即有分
箱面的上箱和下箱，如图2所示。

为防止齿轮箱内部的润滑油沿着分箱面渗出，
在组装齿轮传动装置时，在分箱面上涂抹硅胶类的密封胶，这是目前常用的工艺，图3所示。

上箱和下箱合箱后将密封胶挤压成薄薄的一层胶状的密封垫，有效防
止箱体内的润滑油渗出箱体。

图1 轮对总成
图2 齿轮箱型式
图3
图3 涂抹密封胶
本文根据某城轨项目齿轮传动装置60万公里检修时，密封胶出现的现象，进行了一系列的试验研究。

对其产生的原因、是否产生危害以及改进措施，进行说明，并给出结论。

2、问题的提出
某项目城轨列车齿轮传动装置60万公里检修时用内窥镜伸进齿轮箱体内部检查时发现箱体内壁有凝固的条状密封胶，如图4红色箭头所示。

密封胶条位于箱体内部，与齿轮箱体内壁粘连在一起，没有掉落到箱体内部。

此现象是由于齿轮箱在合箱组装时，合箱面上的密封胶被挤入箱体内部，凝固在内壁上，经过齿轮油长期的冲刷，部分密封胶与齿轮箱壁脱开形成的。

图4 密封胶条图示
为研究密封胶脱落后是否会对齿轮传动装置产生不利影响，因此对该情况进行了详细的研究。

2.1不同长度密封胶条试验
试验前将从箱体合箱面处采集的密封胶条放置到齿轮传动装置内进行试验。

放置不同长度的密封胶验证对齿轮传动装置的影响。

收集到密封胶条的长度分别
为300mm、95mm、40mm、30mm、25mm、15mm、10mm，累计长度约为515mm，如图
5~图8所示。

图 5 图6
图7 图8
对齿轮传动装置进行了进行2次例行跑合试验，试验过程中齿轮箱温度没有异常温升，没有异常响动。

试验结束后润滑油出现变色情况，图9试验前油样，图10试验后油样。

拆解齿轮箱观察齿轮箱内部，上、下箱体内腔无密封胶条残留，小轴承座（电机侧）、上箱体回油孔内无密封胶残留，小轴承座（车轮侧）处存在微小密封胶颗粒，大轴承座（第一道迷宫槽处）
有粉末状密封积聚的情况，最大的约5mm。

将带有密封胶块的大轴承座重新组装
到齿轮箱上，重新进行2次跑合试验，试验后重新拆解齿轮箱，大轴承座部位密封胶未发生明显变化，仍积聚在大轴承座第一道迷宫槽位置。

齿轮表面、轴承表面无异常痕迹。

图 9 试验前图10 试验后
2.2固定长度密封胶条试验
该试验不考虑密封胶胶条不同长度的影响，截取与检修齿轮箱合箱面悬挂相等长度的密封胶条，重新进行试验，密封胶条长度约为合箱面长度的1/4，长度约200mm，如图11所示。

试验结束后拆解齿轮箱，在大轴承座相同位置（第一道迷宫槽处）存在块状密封胶，大小约3-5mm。

试验放入密封胶条长度少于前述2.1项试验，大轴承座部位密封胶块要少于前述试验，分布更加零散，润滑油出现轻微变色情况，如图12所述。

图11 图12
2.3 试验后润滑油的影响分析
密封胶为硅胶，选用时考虑到硅胶稳定性较好，不与润滑油发生反应，不溶
于润滑油；同时能够有效的在合箱面形成密封胶垫，密封效果好。

合箱面挤出的
密封胶如有脱落进入润滑油中，不会影响润滑油的性能。

润滑油更换周期通常为
一年或15万公里，经过周期性的换油，残留的密封胶逐渐减少，不会对齿轮箱
造成长期的影响。

对试验前后的润滑油进行油样分析，润滑油的酸值及粘度均未
未发生变化，表明润滑油的性能未受到密封胶的影响；润滑油中Fe元素和Si元
素的含量有所增加。

随着试验过程中齿轮的磨合，Fe元素含量增加是正常啮合所致。

润滑油中Si元素含量的增加是由密封胶的进入导致。

2.4 对箱体回油的影响分析
对上述试验进行分析得知，脱落的密封胶条后随着齿轮的啮合被碾压成小块状，粉末状，通过滚子与保持架间的间隙或轴承座的进油孔进入到轴承座迷宫结
构中，被大轴承座第一道迷宫槽拦截，由于第一道迷宫槽间隙为0.5mm，块状的
密封胶无法通过，在大轴承座第一道迷宫部位积聚，不会进入到回油孔所在迷宫腔，不会对回油造成影响。

2.5对齿轮的影响分析
主、从动齿轮的材质为G20CrNi2Mo，经渗碳淬火后齿面硬化，齿面硬度为
58HRC～62HRC，密封胶固化后硬度(邵氏A45）远低于齿面硬度，柔软且具有弹性；油样检测分析后得知少量的密封胶颗粒对润滑油的粘度无影响，粉末状的密封胶
在在润滑油中占比小于0.1%，不会影响润滑所需油膜的形成与保持，不会对齿轮
的啮合造成影响，不会对齿面造成伤害。

2.6 对轴承的影响分析
使用中，轴承容易出现问题的部位为轴承外圈及轴承内圈的滚道面存在异常
压痕及磨损，滚子与轴承内圈的挡边润滑不良导致磨损。

因为密封胶固化后硬度软，存在弹性，不会导致滚道面存在异常压痕；经检测分析结果得知少量的密封
胶颗粒对润滑油的粘度无影响，不存在润滑不良的情况，不会导致轴承挡边的异
常磨损。

对经过密封胶混合试验的轴承检查得知：大、小轴承工作表面无异常。

对两套未使用的小轴承进行密封胶条静压试验，轴承编号：2021-7-872，标记为1号（左侧）；轴承编号2021-7-873，标记为2号（右侧）。

见图 13，其中标记1号的轴承外圈滚道黏住较小的硅胶块，见图14，标记2好的轴承外圈滚道黏住一长条硅胶，见图15。

根据运转时该轴承承受
的最大平均载荷 P=28.19kN，在进行静压试验时实际施加载荷 P=31kN（在最大
平均载荷基础上增加10%），载荷施加到 31kN 后恒载保持 5min 后卸载，观察
试验后外圈滚道表面形貌，两套试验轴承外圈滚道（黏住硅胶区域）及对应的滚
子表面未发现压坑等现象，见图16、17。

图13 静压试验轴承
图14 1号轴承外圈滚道黏住硅胶形貌
图15 2号轴承外圈滚道黏住硅胶形貌
图16 1号轴承零件表面形貌（黏胶部位）
图17 2号轴承零件表面形貌（黏胶部位）
经过试验和对试验后的轴承检测结果表明，密封胶不会对轴承表面产生压痕，密封胶对轴承运行无影响。

2.7其它大修项目的情况分析
目前有结构相同的齿轮传动装置正在进行120万公里检修，该项目齿轮传动
装置60万公里检修时没有分箱检查，和这次发现密封胶条现象的齿轮箱涂胶工
艺相同，经过10年（120万公里）的运行，齿轮箱分解后情况如图17、18所示。

图 17 图18
箱体内部同样混入密封胶，大轴承座回油孔处存在泥状密封
胶及油泥。

该项目的齿轮传动装置已经检修16列车共256套，未发现有异常情况。

轴承表面、齿轮表面无剥离、压痕等异常现象。

对经过运行120万公里的小
轴承进行尺寸精度和振动检验。

检验数据符合依据 GB/T 307.1-2017《滚动轴承
向心轴承产品几何技术规范（GPS）和公差值》、JB/T 10237-2014《滚动轴承
圆锥滚子轴承振动（加速度）技术条件》标准，轴承工作表面未发现异常现象。

由此可知即使合箱面处密封胶脱落也不会对齿轮箱的使用造成不良影响。

1.
涂胶改善方案
改进涂胶作业工艺，对合箱面涂抹密封胶进行改善，尽可能减少进入到齿轮箱内的密封胶。

如图19所示。

密封胶涂抹时距离箱体内壁
留7~10mm间隙，该范围内不涂抹密封胶，并且用刷子将密封胶抹平整，这样有效减少合箱后挤到箱体内壁的密封胶。

图19
4、结论
（1）密封胶条脱落进入箱体内部，逐渐被碾压成粉末，造成润滑油的颜色
变黑，但润滑油的性能为发生变化，对齿轮传动装置的润滑效果未发生改变，满
足齿轮、轴承润滑的需要；
（2）润滑油中被碾压成粉末的密封胶，不会对齿轮、轴承造成异常的磨损，不会缩短其使用寿命。

（3）润滑油中含有密封胶粉末，不会影响齿轮传动装置的性能、寿命，齿
轮传动装置的运行无风险。

5。