高速动车组齿轮箱迷宫密封系统设计与试验验证
齿轮箱迷宫密封仿真试验优化
第38卷第5期2021 年 5 月吉林化工学院学报JOURNAL OF JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGYVol.38 No.5May. 2021文章编号:1007-2853 （2021 ）05-0051-04齿轮箱迷宫密封仿真试验优化姜紫薇，陈庆**，时龙 （吉林化工学院机电工程学院，吉林吉林132022）收稿日期：2021-02-15作者简介:姜紫薇（1995-）,女，吉林延吉人，吉林化工学院2018级硕士研究生，主要从事液压密封工程与技术方面的研究.*通信作者:陈 庆（1964-）,男，吉林省吉林市人，吉林化工学院教授，硕士，主要从事过程装备流体密封技术方面 的研究.E-mail ： chenqing0787@ 摘要：以高速齿轮箱传动轴轴端的迷宫密封为研究对象，建立迷宫密封模型•采用标准的ks 湍流模型 模拟迷宫密封内流场特性，分析其泄漏量、压力及速度分布情况•利用Fluent 中的SIMPLE 算法计算能量 方程和湍流方程•通过研究齿距、齿顶长度对密封性能的影响，从而确定最优参数，同时研究了入口压力和转速对齿轮箱迷宫密封泄漏量的影响•结果表明：泄漏量随齿距的增大而逐渐变大;随齿顶长度的增大，泄漏量先减小之后基本不变;在不考虑温升条件时，转速对泄漏量几乎没有影响，但随转速的增大,密封性能提高.关 键 词：迷宫密封;齿轮箱;泄漏量;结构优化中图分类号：TB 42 文献标志码：A D0l ：10.16039/22-1249.2021.05.011随着我国高速动车组的不断发展，对其安全性和可靠性的要求也不断提高,传动齿轮箱为动 车组列车驱动系统中的传动轴传递动力，是其重 要零部件之一.动车在高速行驶时传动轴的转速非常高,这就导致箱内的润滑油油温升高,气压分 布不均匀，黏度降低，出现窜油、漏油的现象⑴, 会严重影响齿轮箱的密封性能，降低动车的工作 效率.为了维持齿轮箱的高速运转和工作中的稳 定压力，确保其平稳运行，通常在齿轮箱的轴端采 用非接触式迷宫密封［2-3］.如今,针对高速齿轮箱密封特性的研究有很 多，并且提出了有关迷宫密封泄漏量的计算方法. 焦圳等［4］用CFD 方法对三角形、矩形、梯形和圆弧形4组不同的齿形结构进行数值模拟与理论计 算对比，得出圆弧形齿结构密封性能最好.巴鹏 等⑸利用FLUENT 分析了密封间隙对迷宫密封性能的影响，在相同尺寸下,齿间间隙宽度越大, 泄漏量越大.贾文聪等⑹利用正交实验模拟计算得到了一些迷宫密封结构参数对泄漏量的影响. 原建博等⑺对现今高速齿轮箱密封存在的问题进行了讨论，并指出了未来的发展方向.尹露等［8］ 研究了迷宫密封在不同腔室、间隙和齿数的动力 特性,并对比分析了 S-CO 2和空气两种不同工作 介质对密封稳定性的影响.顾乾磊等［9］通过实验 和数值分析模型计算研究了迷宫密封的进口预旋对整体密封稳定性的影响,结果表明正预旋会降低系统稳定性,但对于较少齿数的迷宫密封,正预 旋会提高系统稳定性.本文首先通过Fluent 对迷 宫密封进行模拟计算，再分析端面各个参数对密封性能的影响，找出最优的密封结构.1迷宫密封结构及模拟仿真1.1建立模型以高速传动齿轮箱传动轴轴端的迷宫密封为 研究对象，利用Creo 建立三维模型，如图1〜2所示.图1迷宫密封三维模型52吉 林 化 工 学 院 学 报2021 年图2齿轮箱径向密封结构示意图1.4数学模型由于迷宫密封中流体介质为理想气体，气体流动可认为是二维的稳态湍流流动.根据连续性 方程、动量守恒方程和能量守恒方程，其通用微分 形式［10］为：d(俨)+ v (pu 0)- v (r 0 V 0) +S 0,(1)半径为65 mm,改变不同的齿顶长度，即2.3、2.5、2.7、2.9 mm,不同齿距为 0.5、0.6、0.7、0.8 mm.将模型导入到Fluent 中，模拟气体在迷宫密封内 的流动情况，并探究改变齿距、齿顶长度、入口压力、转速对迷宫密封性能的影响.1.2网格划分图3为迷宫密封的整体网格划分.使用GAM-BIT2.4.2对计算域进行网格划分,首先对整体模型进行区域划分,生成轴向网格，再用平面对齿轮进行径向切分生成面网格，面网格精度控制在0.1 mm,最后整体生成体网格，共1 105 000个四面体单元.图3整体结构网格1.3 Flue n t 前处理在Fluent 设置中采用标准的k-5模型，介质用理想可压缩气体来代替正常工作时的油气混合物，压力入口设定为100 Pa,入口温度为375 K,操 作压力为环境背压,数值为101 325 Pa,转子壁面为旋转壁面,转速为100r/min,不考虑壁面与气 体间的传热.式中：0为通用变量;u 为速度矢量;r 0为扩散系数;S y 为源相.迷宫密封仿真时湍流模型选用Standard k-5模 型,湍流能k 和湍流能耗散率5的方程［11］分别为：d(pu i k )+ --------d% iG h - P 5 - 丫M + S k ,+ G k +(2)d(pu i 5)+-----------d% iM t J dka J j.:(G k + C £3 G Q 一 C £2P ： + S 5，(3)式中:G k 为平均速度梯度引起的湍动能;G b 为浮力引起的湍动能;$M 为可压缩流的脉动扩张;S'C q C t 为常数;b k 、b 5 分别为 k 、5 的 Prandtl数;S k 、S e 为源相.对于理想气体,其状态方程为P=pRF,(4)式中:R 为气体常数;卩为绝对温度.2迷宫密封内流场及泄漏量分析2.1齿距宽度对泄漏量的影响通过改变的大小齿距，用Fluent 模拟计算得 到了其压力分布云图和速度矢量图，如图4〜5所示.由图6可知，随着齿距的增大,齿轮箱入口处 的压力值不断减小,速度不断增大，泄漏量成线性 增加.这是由于迷宫密封进出口压差为定值时，齿距越大，产生的透气现象越严重使得节流作用减 弱,泄漏量增大.图4不同齿距的压力分布云图contour-2Static Pressure—臟7.51e+01 7.03e+016.55e+06.07e+0 !：«4.63e+0 4.15e+03：19e+01 2.71e+0 2.23e+01 1.75e+011.27e+017.89e+00[p3i°»o I]-6.50e+00第5期姜紫薇，等:齿轮箱迷宫密封仿真试验优化53vector-1Velocity Magnitude简7.15e+00气 6.79e+00」6.43e+O06.08e+005.72e+005.36e+005.00e+004.65e+004.29e+003.93e+003.57e+003.22e+002.86e+002.50e+002.15e+00.1.79e+00S 1.43e+00■ 1.07e+00图5不同齿距的速度矢量图5.06e+004.70e+004.34e+003.98e+003.62e+003.26e+002.89e+002.53e+002.17e+001.81e+001.45e+001.09e+007.24e-013.62e-016.07e-04 vector-1Velocity Magnitude2.2齿顶长度对泄漏量的影响由图7~9可知，迷宫密封的压差一定时,泄漏量随着齿顶长度的增加先减小然后基本保持不变，内流场的压力最大值随齿顶长度的增大而逐渐增大.齿顶长度/m m图7压力随齿顶长度的变化曲线齿顶长度/m m图8速度峰值随齿顶长度的变化曲线当齿顶长度为2.7mm时，密封内流场的空腔内出现了强烈的涡流效应，使泄漏量降到最低，得出2.7mm是迷宫密封最佳齿顶长度;齿顶长度为2.3mm时，空腔中的涡流现象不剧烈,导致泄漏量较大；当齿顶长度大于2.7mm时，空腔中涡流的能量消耗与透气现象到了动态平衡，所以泄漏量变化不大.2.3转速对泄漏量的影响忽略温升的影响,取齿距和齿顶长度为前文模拟得到的最佳参数，即0.5mm和2.7mm,入口压力分别为1000,2000,3000,4000Pa,转速的取值范围是1000,2000,3000,4000r・min-1.转速与入口压力变化对泄漏量的影响如图10所示.转速/(r•min-1)图10转速和入口压力对泄漏量的影响54吉林化工学院学报2021年从图10可知，随着转速的增加，泄漏量逐渐增大•这是由于当转速增大时,轴端的周向速度也随之变大，内流场的气流受周向速度影响,气流变成了一条螺旋线,周向速度越大，螺旋线就越长，从而增大了气流的阻力,使泄漏量减小•当齿轮轴转速从1000r•min-1增加到4000r•min-1时,泄漏量仅减少了0.003,因此转速对泄漏量影响不大.3结论(1)随着齿距的增大，产生的透气现象越严重使得节流作用减弱,导致泄漏量成线性增加,所以齿距在0.5mm时较好.(2)当迷宫密封齿顶长度为2.3mm时,空腔中的涡流现象不剧烈,导致泄漏量较大;当齿顶长度大 于2.7mm时，空腔中涡流的能量消耗与透气现象到了动态平衡，使得泄漏量变化不大;当齿顶长度为2.7mm时，迷宫密封的空腔内出现了剧烈的涡流效应,使泄漏量最低，即最佳齿顶长度为2.7mm.(3)当转速和入口压力同时增大时周向速度变大，内流场气流受周向速度影响增大了气流流线阻力，所以泄漏量减小，但转速从1000r•min-1增加到4000r•min-1,泄漏量变化不大，因此得出转速对泄漏量几乎没有影响.参考文献：[1]马跃明，张健.DF_4型机车齿轮箱漏油、窜油的原因分析及对策[J].铁道机车与动车,2003(5)：29-30.[2]林丽，刘卫华.齿型夹角对迷宫密封性能影响的数值研究[J].润滑与密封,2007,32(3)：47-50.[3]WANG W Z,JIANG P N.Numerical investigation oninfluence of real gas properties on nonlinear behavior oflabyrinth seal-rotor system[M].Elsevier ScienceInc,2015.[4]焦圳，盖永庆，王晓冬，等.齿形对类迷宫密封性能的影响研究[J].流体机械,2015(5):32-35,85. [5]巴鹏，陈涛，巴和平，等.间隙宽度对类迷宫密封性能的影响[J].润滑与密封,2015(12)：79-83.[6]贾文聪，徐宏海,魏领会.高速齿轮箱迷宫密封泄漏量正交仿真试验优化[J].润滑与密封，2018,43(8):126-131.[7]原建博，施新新,齐新丹，等.高速齿轮箱迷宫密封研究综述[J].液压气动与密封,2019,39(3)：78-83.[8]尹露,张万福，潘渤，等.二氧化碳迷宫密封动力特性影响因素研究[J].热能动力工程,2020(6)：28-36.[9]顾乾磊，张万福，潘渤，等.预旋对迷宫密封动静特性影响研究[J].热能动力工程,2020,35(6)：37-44.[10]华祖林非结构网格计算格式研究及环境湍流模拟[M].北京:科学岀版社,2010.[11]张雨,张开林，姚远.高速动车组齿轮箱径向迷宫密封的数值研究[J].润滑与密封，2016,41(12)：16-20.Optimization of Gear Box Labyrinth Seal Simulation TestJIANG Ziwei,CHEN Qing*,SHI Long(School of Mechanical and Electrical Engineering,Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin132022,China)Abstract:The labyrinth seal model of high speed gearbox transmission shaft was established.The standard k-s turbulence model was used to simulate the flow field characteristics in the labyrinth seal,and the leakage, pressure and velocity distribution were analyzed.Simple algorithm in Fluent is used to calculate the energy equation and turbulence equation.By studying the influence of tooth pitch and tooth tip length on sealing performance,the optimal parameters were determined.At the same time,the influence of inlet pressure and speed on the leakage of labyrinth seal of gearbox was studied.The results show that the leakage increases with the increase of tooth pitch.With the increase of tooth tip length,the leakage quantity decreases at first and then remains basically unchanged.When the temperature rise condition is not considered,the speed has almost no effect on the leakage,but with the increase of the speed,the sealing performance improves.Key words：labyrinth seal;gear box;leakage;structure optimization。
高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势
２０２１年２月第４９卷第４期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＦｅｂ ２０２１Ｖｏｌ ４９Ｎｏ ４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２１ ０４ ０３５本文引用格式：杨树峰，王晓鹏，陈超，等．高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势［Ｊ］．机床与液压，２０２１，４９（４）：１７３－１７９．ＹＡＮＧＳｈｕｆｅｎｇ，ＷＡＮＧＸｉａｏｐｅｎｇ，ＣＨＥＮＣｈａｏ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｔｒｅｎｄｏｆｇｅａｒｂｏｘｄｅｓｉｇｎｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＥＭＵ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２１，４９（４）：１７３－１７９．收稿日期：２０１９－１０－１０基金项目：国家重点研发计划（２０１８ＹＦＢ２００１７００）作者简介：杨树峰（１９８６ ），男，博士研究生，研究方向为齿轮传动技术㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｓｈｕｆｅｎｇ８６１０＠１６３ ｃｏｍ㊂通信作者：刘世军（１９６２ ），男，硕士，研究员，博士生导师，主要研究方向为齿轮传动㊂Ｅ－ｍａｉｌ：Ｌｓｊ７６９＠１６３ ｃｏｍ㊂高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势杨树峰１，２，王晓鹏１，陈超１，刘世军１（１ 郑州机械研究所有限公司，河南郑州４５００５２，２ 中原工学院机电学院，河南郑州４５０００７）摘要：齿轮箱是高速动车组动力转向架的核心部件，其性能直接影响运行的安全可靠性㊂介绍了目前国内高速动车组齿轮箱结构及安装方式㊂根据齿轮箱的结构，分别从齿轮㊁支架㊁箱体㊁润滑密封等方面描述了国内外高速动车组齿轮箱设计方法的研究现状及存在的问题㊂提出了后期应重点针对齿轮箱的造型设计㊁故障诊断与健康管理和极端环境下的产品性能等方面开展相关研究，为深入研究高速动车组齿轮箱提供了参考㊂关键词：高速动车组；齿轮箱；设计方法；研究现状中图分类号：Ｕ２６０ ３３２ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＴｒｅｎｄｏｆＧｅａｒｂｏｘＤｅｓｉｇｎｆｏｒＨｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＥＭＵＹＡＮＧＳｈｕｆｅｎｇ１，２，ＷＡＮＧＸｉａｏｐｅｎｇ１，ＣＨＥＮＣｈａｏ１，ＬＩＵＳｈｉｊｕｎ１（１ ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５００５２，Ｃｈｉｎａ；２ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｏｎｇｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５０００７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｅａｒｂｏｘｉｓｔｈｅｃｏｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＥＭＵｐｏｗｅｒｂｏｇｉｅ，ｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｒｅｌｉａ⁃ｂｉｌｉｔｙｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｏｆｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＥＭＵｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＥＭＵａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｇｅａｒ，ｂｒａｃｋｅｔ，ｂｏｘ，ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｅａｌｉｎｇ．Ｉｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｕｌｄｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｓｈａｐｅｄｅｓｉｇｎ，ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｈｅａｌｔｈｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｅｘｔｒｅｍｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｉｎ⁃ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＥＭＵｇｅａｒｂｏｘ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＥＭＵ；Ｇｅａｒｂｏｘ；Ｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ；Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓ０㊀前言１９６４年，世界上首条高速铁路 东海道新干线投入运营，列车运行时速高达２１０ｋｍ，产生巨大的轰动效应㊂近半个多世纪，世界各国都在努力进行铁路技术装备和现代化管理的研究，高速铁路技术取得突破性进展㊂我国于２００４年开始从川崎重工㊁庞巴迪等公司引进并合作生产高速动车组，研究出适合我国的ＣＲＨ１㊁ＣＲＨ２㊁ＣＲＨ３和ＣＲＨ５型系列动车组㊂２００８年，我国第一条高速铁路 京津城际铁路开始运营，２０１０年拥有完全自主知识产权的ＣＲＨ３８０Ａ㊁ＣＲＨ３８０Ｂ型动车开始运行，实现了由仿制向创造㊁从摸索到突破的复兴之路，使我国成为了高铁里程数最长的国家㊂高铁的舒适㊁便捷㊁高效㊁准时等优势已经深入民心，但是，我国对高速重载牵引齿轮箱的研究起步较晚，整体水平与发达国家相比还有较大差距，因此，在动车组齿轮传动技术等方面还需参照国外的相关标准进行设计㊂高速动车组齿轮箱是动车组列车的动力驱动核心部件，也是保证列车正常运行的关键零部件㊂由于列车运行速度快，需面对高温高寒㊁潮湿㊁沙尘多等极端恶劣的运行环境，对齿轮箱的设计提出了更高的要求，特别是在齿轮抗载荷㊁齿间啮合㊁润滑㊁箱体强度㊁密封等方面㊂目前，小空间㊁轻量化㊁高功率密度［１］已经成为齿轮箱的设计趋势㊂１㊀高速动车组齿轮箱结构根据车型的不同，齿轮箱安装方式及传动方式也不相同，具体统计见表１㊂齿轮箱将牵引电机的转矩传递给轮轴，齿轮箱内包括小齿轮轴，它与一个直接安装在车轴上的齿轮箱相啮合，其传动方式分为斜齿轮传动和锥齿轮转动２种㊂齿轮箱的箱体由直接安装在轮轴上的圆锥滚柱轴承支承㊂平衡杆安装在转向架和齿轮箱之间，用于承受作用在齿轮箱上的各种扭矩载荷，包括由牵引和制动引起的负荷㊁转矩振动和牵引电机短路引起的转矩振动［２］㊂表１㊀高速动车组齿轮箱汇总序号实用车型传动方式安装方式模型１ＣＲＨ１ＣＲＨ２ＣＲＨ３８０Ａ斜齿轮传动平衡杆吊装２ＣＲＨ５锥齿轮传动平衡杆横装３ＣＲＨ３ＣＲＨ３８０Ｂ斜齿轮传动Ｃ形托架２ 高速动车组齿轮箱设计研究现状２ １㊀齿轮设计高速重载齿轮传动在高速轧机㊁高速列车及航空发动机等中得到广泛应用，运行中需承受较高的载荷，运行速度高，工况相对复杂㊂因此，对高速重载齿轮传动进行非线性动力学㊁计算机辅助工程㊁制造系统工程等基础理论研究尤为迫切㊂高铁齿轮箱采用一级渐开线齿轮传动方式，在设计齿轮的过程中充分考虑因轮齿时变啮合刚度㊁齿侧间隙和传递误差等非线性因素引起的传动不稳定现象，对高速重载齿轮传动的稳定性展开研究㊂大连理工大学的学者根据齿轮传动中出现的非线性动力学现象，如混沌和分岔现象［３］，结合高速动车牵引齿轮箱的特点，建立斜齿轮－扭－轴非线性动力学模型，采用定性和定量的方法，研究了激励频率㊁啮合阻尼和齿侧间隙对系统产生混沌和分岔的规律和机制㊂西南交通大学的学者采用集中参数法建立基于多种非线性因素的齿轮系统动力学模型［４］，研究了齿轮传动系统在内㊁外部激励作用下的轮齿间啮合力传递及变化规律㊂以上对动力学模型的分析是基于理论研究的，缺乏实验性的验证㊂传动模型的精确建模是进行齿轮啮合研究的基础，通过对齿轮各曲线方程的推导，根据齿轮空间啮合原理，完成动车组齿轮箱斜齿轮对模型的精确装配［５］㊂有学者基于ＶｉｓｕａｌＣ＋＋和ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ，利用ＭＦＣ类型库对列车牵引齿轮进行参数化设计，实现了模型的设计㊁建模㊁装配一体化设计［６］㊂由于高速列车传动齿轮的制造和装配误差的影响，以及齿轮基节误差的作用，导致齿面载荷突变㊁啮入和啮出位置载荷集中等现象，需进行齿面修形研究㊂在齿廓修形研究中，主要针对主动轮齿顶㊁齿根的变形量和长度等参数展开研究［７－８］，可结合啮合理论和实际工况对齿轮修形量进行计算㊂有学者根据齿轮在啮合过程中齿轮副的热弹变形［９－１０］，对斜齿轮采用直修形的方式，研究齿轮修形曲线，并运用ＶＢ及ＡＮＳＹＳ／ＡＰＤＬ语言编制了一套基于热弹变形的齿轮修形软件，实现齿轮修形的可视化操作［１１］㊂在齿向修形研究中，郑州机械研究所团队针对动车组传动齿轮副触底误差及齿面载荷分布不均的问题，通过将小齿轮直线修形㊁鼓形修形和大齿轮的螺旋角修形相结合的方式［１２］，使传递误差减少２６ ４２％，线载荷减小４３ ６４％，使齿面接触区域分布更加合理；ＬＩＵ和ＰＡＲＫＥＲ［１３］考虑齿轮动载荷分布㊁时变啮合刚度和齿廓修形等因素的影响，建立了齿轮非线性分析模型，研究了齿廓修形对多啮合齿轮系统振动响应的影响规律㊂陈思雨等［１４］利用准静态接触下的有限元计算方法得到不同修形量的啮合刚度和静态传递误差，研究不同齿廓修形量和修形长度对齿轮动态行为的影响，并提出根据Ｗ齿轮副的振动幅值及动态因子来确定最佳的修形参数，使齿轮副啮合的接触斑点㊁齿面线载荷分布以及传递误差明显降低，㊃４７１㊃机床与液压第４９卷传动更加平稳㊂２ ２㊀轴承选型齿轮箱轴承为高速轨道列车运行的支撑部件，运行中承受极大的轴向载荷及径向载荷，其性能的稳定性及寿命直接影响动车组运行安全㊂目前，高速轨道列车所需的电机轴承㊁齿轮箱轴承㊁轮轴轴承全部被瑞典ＳＫＦ㊁德国ＦＡＧ㊁日本ＮＴＮ等国外知名厂商垄断［１５］㊂由表１可知，ＣＲＨ１和ＣＲＨ３系列均采用一级斜齿轮传动，如图１所示，输入轴上装有１个四点接触球轴承和２个圆柱滚子轴承［１６］㊂四点接触球轴承承受轴向载荷，与轴承座内圈采用间隙配合；圆柱滚子轴承承受径向载荷，采用过渡配合的方式装入轴承座㊂输出轴采用圆锥滚子轴承面对面布置㊂ＣＲＨ５型高速动车组采用一级锥齿轮传动方式，如图２所示，输入轴上同样安装有１个四点接触球轴承和２个圆柱滚子轴承；输出轴上安装有圆锥滚子轴承和双列圆锥滚子轴承［１７］㊂圆锥滚子轴承可承受较高的轴向力，安装后可通过调整轴向游隙提高轴承的旋转精度和承载能力［１８］㊂图１㊀一级斜齿轮传动图２㊀一级锥齿轮传动２ ３㊀支架设计目前，高速列车采用的齿轮箱安装方式主要有齿轮箱吊杆和Ｃ形支架２种吊挂方式，其结构简图分别如图３㊁图４所示，在悬架连接处都安装有弹簧橡胶模块，该模块既可以较好地承受载荷，也可在弹簧失效时起到一定的承载作用㊂图３㊀吊杆吊装简图㊀㊀㊀图４㊀Ｃ形支架吊装简图ＨＯＬＺＡＰＦＥＬ和ＢＡＳＳＭＡＮＮ［１９］在吊杆支架的基础上研制出Ｃ形支架㊂相比于吊杆吊挂，Ｃ形支架使受力分散到２个位置，更加可靠㊂目前，以ＣＲＨ２㊁ＣＲＨ３８０Ａ为代表的日系动车组均采用了吊杆吊挂式安装，以ＣＲＨ３㊁ＣＲＨ３８０Ｂ为代表的德系动车组则采用了Ｃ形支架安装方式，２种安装方式均属于弹性安装㊂有学者分别计算了不同齿轮箱安装方式对车辆动力学性能的影响，在低速状态下吊杆吊挂方式振动加速度更小，但在３５０ｋｍ／ｈ以上时，Ｃ形支架表现更佳［２０－２３］㊂２ ４㊀箱体研究随着高速动车组向高可靠㊁高速㊁舒适等趋势发展，对齿轮箱提出了更高的要求㊂箱体作为齿轮箱的支撑件，其稳定性㊁安全性直接影响动车行业的发展㊂目前，箱体均采用铝合金铸造成型，箱体结构的高强度㊁轻质化一直是箱体的发展方向㊂（１）箱体ＣＡＥ分析学者们分别从模态分析㊁静力学分析㊁谐响应分析等方面对箱体强度进行研究［２４］，根据箱体存在的应力集中现象，提出箱体改进方案［２０］，采用等损伤准则［２５］㊁Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ积累损伤三区间法［２６］等方法对箱体进行疲劳寿命的评估㊂针对出现故障裂纹的箱体，采用金相检测和实际测试的实验方法进行研究［２７－２８］，指出箱体固有频率与轨道激励在低频存在共振现象，为箱体的改进指明方向㊂（２）箱体优化设计在箱体轻量化方面，学者们以体积最小为目标函数［２９］，采用灵敏度分析法和物理规划法，对箱体进行稳健优化分析；利用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件中的拓扑和形状优化功能对箱体进行优化设计［３０］，降低最大变形量和等效应力；以容差和优质率为目标函数［３１］，采用模糊理论与容差多面体法对箱体装配尺寸链进行优化㊂２ ５㊀密封及润滑的研究高速动车组驱动齿轮箱的密封设计技术至关重要，密封性能的优劣直接影响到齿轮箱零部件的使用寿命以及高速动车组运行的安全性和可靠性㊂为了保证齿轮箱的高效工作，其传动轴的轴端通常采用非接触式迷宫密封㊂２ ５ １㊀密封性能研究（１）迷宫密封结构㊂为了增强迷宫密封的性能，学者们提出了不同的方案：①分别设置阶梯密封外环和内环［３２］；②在轴两侧的油路设置２－３道内装有带切口的涨圈的环形槽［３３］；③将内挡油环的外环面处理成超疏油膜层，将外挡油环的外环面处理成超疏水膜层［３４］；④增加径向密封以及轴向密封的长度间隙比［３５］；⑤将密封齿齿形锐化（减小夹角和齿顶长㊃５７１㊃第４期杨树峰等：高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势㊀㊀㊀度）［３６］；⑥将迷宫密封更改为阶梯式迷宫密封，减小密封间隙，增加密封空腔［３７］㊂通过采用不同的结构方案，阻止箱体内润滑油泄漏以及外界水分㊁杂质进入箱体㊂（２）密封数值模拟㊂学者们主要采用了数值模拟和实验研究相结合的方式进行密封数值模拟，裘雪玲［３８］从不同压比㊁密封齿顶间隙㊁进气预旋等方面对泄漏量进行研究；田华军等［３９］从密封齿的节流间隙尺寸㊁齿间回油效果㊁齿尖厚度等方面展开研究；还有学者研究空腔数量和深度［４０－４１］㊁进出口压差㊁转速［４２］对泄漏系数的影响㊂２ ５ ２㊀润滑性能研究国内高速动车齿轮箱齿轮油一般是选用设备说明书上推荐的品牌及型号，但是由于受到运行环境及复杂工况的影响，有时需要根据齿轮载荷㊁摩擦副相对速度㊁工作温度等参数选取［４３］㊂有学者通过在齿轮油中添加ＴｉＯ２［４４］或者钼元素［４５］来提高齿轮油的抗载和耐磨性能㊂齿轮油在不同转速和载荷下表现出的摩擦特性也不同［４６］，刘杰等人［４７］提出了有效润滑油量的概念，并探讨与浸油深度㊁大齿轮转速的关系，当齿轮啮合线速度为３５ｍ／ｓ时，搅油损失急剧增大［４８］，中车的高军团队通过实验方法对齿轮油中的硫添加剂［４９］和换油周期［５０］进行了研究㊂２ ６㊀齿轮箱性能研究动车组齿轮箱传动系统性能一直是研究重点，目前主要采用仿真实验和在线监测的方式来评估齿轮箱性能㊂（１）在仿真实验方面，研究人员将齿轮箱温度㊁振动［５１］㊁噪声［５２］㊁传动效率㊁可靠性为评价指标，采用定性㊁定量的筛选方法，开发了动车组齿轮传动性能综合评价软件［５３］㊂有学者针对运行中存在的负压现象，研制了相关实验设备［５４］，以验证箱体性能㊂（２）在在线监测方面，有学者通过研究齿轮油中铁元素性能的退化数据［５５］，建立了齿轮箱的性能评价方法；学者还研制了基于涡流技术的非接触探伤仪［５６］；张伟伟［５７］设计了基于光纤布拉格（Ｂｒａｇｇ）光栅传感器的动车组齿轮箱的实时振动监测系统；邓晓宇［５８］根据检测数据和非参数的核密度估计方法，建立 齿轮箱振动阈值数据库 与 齿轮系统故障特征频率库 ，确保齿轮箱的安全运行㊂３㊀高速动车组齿轮箱的展望随着我国铁路行业的不断发展，高速动车组运行将呈现 高速㊁重载㊁全天候 的特点［５９］，而机车驱动系统为适应这些特点，向高速㊁大功率方向发展成为必然趋势，所以必然对齿轮箱的结构㊁承载能力㊁润滑系统及抗胶合㊁振动能力提出更高的要求㊂因此，结合我国高速动车组齿轮箱传动系统的发展现状［６０］，应从以下几方面加大研究力度：（１）应对高速动车组齿轮箱齿轮从结构设计㊁参数优化㊁动力学性能分析等方面进行创新性研究，开发出适合我国现状的传动齿轮㊂同时，在日常的维修㊁故障解决中及时总结经验，在设计中加以改进，防患于未然㊂（２）目前国内减速机箱体依旧沿用国外的结构，缺乏工业设计㊁艺术设计角度的创新，应该用人机交互等新的设计方法对箱体外观进行研究㊂（３）关于高速动车组列车齿轮箱在线监测㊁故障诊断技术方面的研究还不够深入，难以建立产品的故障诊断与健康管理系统，核心的振动机制研究和故障特征的提取及其对应的信号分析方法都有待深入研究㊂（４）针对高速动车组齿轮箱在极端㊁恶劣环境中运行的研究不够深入，运行中齿轮箱外围气压为瞬态㊁交替变化，导致齿轮箱内气液流场比较复杂㊂用于齿轮箱运行过程相关仿真及实验的设备比较缺失㊂在齿轮箱轻量化设计制造㊁润滑密封㊁高可靠性等方面应重点攻关㊂４㊀结束语高速动车组齿轮箱的设计是一项系统工程，我国对高速重载牵引齿轮箱的研究起步较晚，整体水平与发达国家相比还有较大差距㊂本文作者从高速动车组齿轮箱的结构出发，在齿轮㊁轴承㊁支架㊁箱体㊁密封润滑等方面综述了国内外的研究现状，最后从齿轮设计制造㊁箱体外观设计㊁在线检测㊁极端场合等方面展望了齿轮箱未来的研究方向㊂参考文献：［１］高小平．高速动车齿轮箱产品开发中的计算仿真应用［Ｊ］．轨道交通装备与技术，２０１５（５）：１－４．ＧＡＯＸＰ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｇｅａｒｂｏｘｅｓｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄＥＭＵｓ［Ｊ］．ＲａｉｌＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５（５）：１－４．［２］王伯铭．高速动车组总体及转向架［Ｍ］．２版．成都：西南交通大学出版社，２０１４：２４２－２５３．［３］褚衍顺．高速重载齿轮传动系统稳定性研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１２．ＣＨＵＹＳ．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄ＆ｈｅａｖｙｌｏａｄｇｅａｒｔｒａｉｎ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２．［４］全克博．ＣＲＨ２型动车组齿轮系统动力学特性分析［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１５．ＱＵＡＮＫＢ．ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＲＨ２ｍｕｌｔｉｐｌｅｕｎｉｔｓｇｅａｒｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５．［５］杨萌．高速列车传动系统齿轮可靠性建模研究［Ｄ］．北㊃６７１㊃机床与液压第４９卷京：北京交通大学，２０１４．ＹＡＮＧＭ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓ⁃ｓｉｏｎｇｅａｒｓｉｎｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏ⁃ｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４．［６］曹从庆．机车车辆齿轮参数化ＣＡＤ系统研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１２．ＣＡＯＣＱ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄＣＡＤｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｇｅａｒ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１２．［７］黄琦．高速列车传动齿轮齿廓修形及箱体优化设计［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１２．ＨＵＡＮＧＱ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｅａｒｐｒｏｆｉｌｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｆｏｒｇｅａｒｂｏｘｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｄｒｉｖｅｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２．［８］ＨＵＺＨ，ＴＡＮＧＪＹ，ＺＨＯＮＧＪ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｏｏｔｈｐｒｏｆｉｌｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｎｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆａｈｉｇｈｓｐｅｅｄｇｅａｒ⁃ｒｏ⁃ｔｏｒ⁃ｂｅａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＳｉｇｎａｌＰｒｏ⁃ｃｅｓｓｉｎｇ，２０１６，７６／７７：２９４－３１８．［９］李绍彬．高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究［Ｄ］．重庆：重庆大学，２００４．ＬＩＳＢ．Ｓｔｕｄｙｏｎｃｏｕｐｌｅｄｔｈｅｒｍｏ⁃ｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｅｍｕｌａｔｅａｂｏｕｔｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄ，ｈｅａｖｙ⁃ｌｏａｄｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ：ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉ⁃ｖｅｒｓｉｔｙ，２００４．［１０］姚阳迪．基于热弹变形的高速重载齿轮修形研究［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０１０．ＹＡＯＹＤ．Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄａｎｄｈｅａｖｙ⁃ｌｏａｄｇｅａｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｍｏ⁃ｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ：ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０．［１１］杨玉良．斜齿轮系统热弹耦合及修形减振研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１６．ＹＡＮＧＹＬ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｒｍｏ⁃ｅｌａｓｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｖｉ⁃ｂｒａｔｉｏｎｄａｍｐｉｎｇｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｅｌｉｃａｌｇｅａｒｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６．［１２］范乃则，田华军，裴帮，等．基于ＫＩＳＳｓｏｆｔ动车组传动齿轮修形优化设计［Ｊ］．机械传动，２０１７，４１（３）：８３－８７．ＦＡＮＮＺ，ＴＩＡＮＨＪ，ＰＥＩＢ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉ⁃ｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｍｏｔｏｒｔｒａｉｎｕｎｉｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｇｅａｒｂａｓｅｄｏｎＫＩＳＳｓｏｆｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，２０１７，４１（３）：８３－８７．［１３］ＬＩＵＧ，ＰＡＲＫＥＲＲＧ．Ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｏｏｔｈｐｒｏｆｉｌｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌｔｉｍｅｓｈｇｅａｒｖｉｂｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｅｓｉｇｎ，２００８，１３０（１２）：１２１４０２．［１４］陈思雨，唐进元，王志伟，等．修形对齿轮系统动力学特性的影响规律［Ｊ］．机械工程学报，２０１４，５０（１３）：５９－６５．ＣＨＥＮＳＹ，ＴＡＮＧＪＹ，ＷＡＮＧＺＷ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｏｄｉ⁃ｆｉｃａｔｉｏｎｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，５０（１３）：５９－６５．［１５］张亨飏．高速动车轴承试验台的开发与研究［Ｄ］．长春：吉林大学，２０１７．ＺＨＡＮＧＨＹ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｔｅｓｔｒｉｇｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｒｏｌｌｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｓ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ：ＪｉｌｉｎＵｎｉ⁃ｖｅｒｓｉｔｙ，２０１７．［１６］吴成攀，阙红波，王本涛，等．典型动车组齿轮箱轴承的计算［Ｃ］／／铁路车辆轮轴技术交流会论文集．大连，２０１６：１０７－１１２．［１７］李春蕾，吴承攀，赵艳英，等．标准动车组齿轮箱轴承的选型及开发［Ｃ］／／铁路车辆轮轴技术交流会论文集．大连：中国铁道学会，２０１６．［１８］刘志恒，张红军．轴箱轴承轴向自由间隙对机车动力学影响分析［Ｊ］．铁道学报，２００６，２８（２）：４８－５２．ＬＩＵＺＨ，ＺＨＡＮＧＨＪ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｘｉａｌｆｒｅｅｃｌｅａｒａｎｃｅｓｏｆａｘｌｅｂｏｘｂｅａｒｉｎｇｓｏｎｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＳｏｃｉｅｔｙ，２００６，２８（２）：４８－５２．［１９］ＨＯＬＺＡＰＦＥＬＭ，ＢＡＳＳＭＡＮＮＴ．Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍ⁃ａｎｃｅｄｒｉｖｅｓｆｏｒ３５０ｋｍ／ｈｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＲａｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００５，６（４）：２０１－２０６．［２０］胡伟钢，刘志明，李强，等．高速列车齿轮箱载荷识别方法研究［Ｊ］．铁道学报，２０２０，４２（１２）：５０－５７．ＨＵＷＧ，ＬＩＵＺＭ，ＬＩＱ，ｅｔａｌ．Ｌｏａｄｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｇｅａｒｂｏｘ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＲａｉｌ⁃ｗａｙＳｏｃｉｅｔｙ，２０２０，４２（１２）：５０－５７．［２１］刘杰，刘世军，郭熛，等．基于有限元的高铁齿轮箱箱体载荷计算与结构分析［Ｊ］．机械传动，２０１６，４０（２）：７７－８１．ＬＩＵＪ，ＬＩＵＳＪ，ＧＵＯＢ，ｅｔａｌ．ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｌｏａｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＣＲＨ３８０ｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｒａｉｌｇｅａｒｂｏｘｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，２０１６，４０（２）：７７－８１．［２２］ＹＡＮＧＪＷ，ＹＡＮＧＭＨ，ＬＩＸ，ｅｔａｌ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｇｅａｒｂｏｘｂｒａｃｋｅｔ［Ｊ］．ＴｈｅＯｐｅｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，２０１５，９（１）：２６６－２７０．［２３］李众．高速动车组转向架齿轮箱安装方式研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１７．ＬＩＺ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｇｅａｒｂｏｘｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｓ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１７．［２４］王富民，李捷，杨建伟，等．地铁齿轮箱箱体模态及谐响应分析［Ｊ］．机械传动，２０１５，３９（９）：１４６－１５０．ＷＡＮＧＦＭ，ＬＩＪ，ＹＡＮＧＪＷ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄａｌａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｕｂｗａｙｇｅａｒｂｏｘｈｏｕｓｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，２０１５，３９（９）：１４６－１５０．［２５］袁文东．标准动车组齿轮箱箱体强度分析与寿命预测［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０１６．ＹＵＡＮＷＤ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｆａｔｉｇｕｅ⁃ｌｉｆｅｐｒｅ⁃ｄｉｃｔｉｏｎｏｆｓｔａｎｄａｒｄｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＥＭＵｇｅａｒｂｏｘｈｏｕｓｉｎｇ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１６．㊃７７１㊃第４期杨树峰等：高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势㊀㊀㊀［２６］潘红明．基于三区间法的高速动车组齿轮箱体疲劳寿命研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１６．ＰＡＮＨＭ．Ｓｔｕｄｙｏｎｇｅａｒｂｏｘｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅａｎａｌｙｓｉｓｂｙｓｔｅｉｎ⁃ｂｅｒｇｍｅｔｈｏｄ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１６．［２７］ＨＵＷＧ，ＬＩＵＺＭ，ＬＩＵＤＫ，ｅｔａｌ．Ｆａｔｉｇｕｅｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｇｅａｒｂｏｘｈｏｕｓｉｎｇｓ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦａｉｌ⁃ｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓ，２０１７，７３：５７－７１．［２８］ＬＩＧＱ．Ｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｔｕｄｙｏｎｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＥＭＵｇｅａｒｂｏｘ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，５３（２）：９９－１０５．［２９］李永华，臧庆，张军．高速动车组齿轮箱稳健优化设计［Ｊ］．大连交通大学学报，２０１５，３６（６）：２９－３３．ＬＩＹＨ，ＺＡＮＧＱ，ＺＨＡＮＧＪ．Ｒｏｂｕｓｔｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｇｅａｒｂｏｘｏｎｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＥＭＵ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤａｌｉａｎＪｉａｏ⁃ｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５，３６（６）：２９－３３．［３０］魏静，李震，孙伟，等．基于ＳＩＭＰ及应变能理论的高速动车齿轮箱结构优化［Ｊ］．机械强度，２０１１，３３（４）：５５８－５６４．ＷＥＩＪ，ＬＩＺ，ＳＵＮＷ，ｅｔａｌ．Ｓｈａｐｅａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚａ⁃ｔｉｏｎｆｏｒｇｅａｒｂｏｘｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｂａｓｅｄｏｎＳＩＭＰｍｏｄｅｌａｎｄｓｔｒａｉｎｅｎｅｒｇｙｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ，２０１１，３３（４）：５５８－５６４．［３１］臧庆．高速动车组齿轮箱稳健优化设计研究［Ｄ］．大连：大连交通大学，２０１５．ＺＡＮＧＱ．Ｒｏｂｕｓｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｇｅａｒｂｏｘｏｎｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＥＭＵ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５．［３２］重庆江增船舶重工有限公司．一种齿轮箱密封装置：ＣＮ２０１１２０５２５９６８．１［Ｐ］．２０１２－０９－０５．［３３］哈尔滨东安发动机（集团）有限公司．风电齿轮箱的密封结构：ＣＮ２０１１２０５３３０４３．２［Ｐ］．２０１２－０８－０１．［３４］郑州机械研究所．高速列车齿轮箱轴密封结构：ＣＮ２０１６１０６００３９８１．８［Ｐ］．２０１６－１２．［３５］李枫，金思勤，吴成攀．高速动车组齿轮箱迷宫密封系统设计与试验验证［Ｊ］．机车车辆工艺，２０１３（２）：１－３．ＬＩＦ，ＪＩＮＳＱ，ＷＵＣＰ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｂ⁃ｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄＥＭＵ［Ｊ］．Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ＆ＲｏｌｌｉｎｇＳｔｏｃｋＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３（２）：１－３．［３６］张雨，张开林，姚远．高速动车组齿轮箱径向迷宫密封的数值研究［Ｊ］．润滑与密封，２０１６，４１（１２）：１６－２０．ＺＨＡＮＧＹ，ＺＨＡＮＧＫＬ，ＹＡＯＹ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｒａ⁃ｄｉａｌｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｕｎｉｔｇｅａｒｂｏｘ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，４１（１２）：１６－２０．［３７］张晶．地铁齿轮箱结构改进研究［Ｄ］．上海：上海交通大学，２０１４．ＺＨＡＮＧＪ．Ｓｔｕｄｙｏｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｅｔｒｏｇｅａｒｂｏｘｓｔｒｕｃ⁃ｔｕｒｅ［Ｄ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４．［３８］裘雪玲．迷宫密封流场与转子动力学耦合研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２００７．［３９］田华军，范乃则，裴帮，等．基于Ｆｌｕｅｎｔ的高速动车组齿轮箱迷宫密封数值模拟［Ｊ］．机械传动，２０１７，４１（４）：６２－６６．ＴＩＡＮＨＪ，ＦＡＮＮＺ，ＰＥＩＢ，ｅｔａｌ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄＥＭＵｇｅａｒｂｏｘｂａｓｅｄｏｎｆｌｕｅｎｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，２０１７，４１（４）：６２－６６．［４０］ＺＨＡＯＷ，ＮＩＥＬＳＥＮＴＫ，ＢＩＬＬＤＡＬＪＴ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃａｖｉｔｙｏｎｌｅａｋａｇｅｌｏｓｓｉｎｓｔｒａｉｇｈｔ⁃ｔｈｒｏｕｇｈｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｓ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＥａｒｔｈａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２５ｔｈＩＡＨＲＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ．Ｔｉｍｉşｏａｒａ，２０１０．［４１］吴特，米彩盈．高速齿轮箱润滑系统密封结构的数值研究［Ｊ］．铁道学报，２０１４，３６（４）：２６－３１．ＷＵＴ，ＭＩＣＹ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｎｓｅａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｇｅａｒｂｏｘｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＳｏｃｉｅｔｙ，２０１４，３６（４）：２６－３１．［４２］王琰，王丽娜，张开林．高速齿轮箱迷宫密封流场和泄漏特性的数值研究［Ｊ］．内燃机车，２０１２（３）：６－９．ＷＡＮＧＹ，ＷＡＮＧＬＮ，ＺＨＡＮＧＫＬ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎｄｌｅａｋａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｇｅａｒｂｏｘ［Ｊ］．ＤｉｅｓｅｌＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ，２０１２（３）：６－９．［４３］马骁驰，张朝前，张松鹏，等．高速列车齿轮箱润滑油黏度指数的计算方法研究［Ｊ］．润滑与密封，２０１５，４０（４）：２６－２９．ＭＡＸＣ，ＺＨＡＮＧＣＱ，ＺＨＡＮＧＳＰ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｇｅａｒｂｏｘｌｕｂｒｉｃａｎｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙｉｎ⁃ｄｅｘ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，４０（４）：２６－２９．［４４］赵巍，粟斌，周新聪，等．ＧＬ－５重负荷车辆齿轮油换油周期研究［Ｃ］／／第八届全国摩擦学大会论文集．广州：中国机械工程学会，２００７．［４５］陈琳，李枫，水琳，等．高速列车齿轮油性能要求与验证方法初探［Ｊ］．合成润滑材料，２０１４，４１（３）：９－１２．ＣＨＥＮＬ，ＬＩＦ，ＳＨＵＩＬ，ｅｔａｌ．Ｐｒｉｍａｒｙｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓｏｆｐｅｒ⁃ｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｇｅａｒｏｉｌｓｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ［Ｊ］．ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＬｕｂｒｉｃａｎｔｓ，２０１４，４１（３）：９－１２．［４６］盛晨兴，曾卓，冯伟，等．高铁齿轮油摩擦学特性的试验探究［Ｊ］．润滑与密封，２０１６，４１（５）：８６－９０．ＳＨＥＮＧＣＸ，ＺＥＮＧＺ，ＦＥＮＧＷ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｘ⁃ｐｌｏｒｅｏｎｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｒａｉｌｇｅａｒｏｉｌｓ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，４１（５）：８６－９０．［４７］刘杰，刘世军，徐文博，等．高速列车齿轮箱润滑性能优化与热平衡温度分析［Ｊ］．机械传动，２０１７，４１（４）：８９－９４．ＬＩＵＪ，ＬＩＵＳＪ，ＸＵＷＢ，ｅｔａｌ．Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉ⁃ｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｍａｌｂａｌａｎｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｇｅａｒｂｏｘ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓ⁃ｓｉｏｎ，２０１７，４１（４）：８９－９４．㊃８７１㊃机床与液压第４９卷［４８］陈晓玲，刘松丽，黄智勇，等．高速列车传动齿轮箱浸油深度对平衡温度的影响［Ｊ］．铁道学报，２００８，３０（１）：８９－９２．ＣＨＥＮＸＬ，ＬＩＵＳＬ，ＨＵＡＮＧＺＹ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎ⁃ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｍｍｅｒｓｉｏｎｄｅｐｔｈｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｓｐｕｒｇｅａｒｕｓｅｄｉｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｉ⁃ｎａＲａｉｌｗａｙＳｏｃｉｅｔｙ，２００８，３０（１）：８９－９２．［４９］高军，李来顺，冯伟，等．动车组齿轮箱油中含硫添加剂损失的试验研究［Ｊ］．润滑与密封，２０１６，４１（１２）：１２９－１３３．ＧＡＯＪ，ＬＩＬＳ，ＦＥＮＧＷ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｓｕｌ⁃ｆｕｒａｄｄｉｔｉｖｅｌｏｓｓｏｆｔｒａｉｎ⁃ｓｅｔｇｅａｒｂｏｘｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ［Ｊ］．Ｌｕｂｒｉ⁃ｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，４１（１２）：１２９－１３３．［５０］高军，李来顺，赵海板，等．高速动车组齿轮油换油周期研究［Ｊ］．润滑与密封，２０１５，４０（２）：８９－９２．ＧＡＯＪ，ＬＩＬＳ，ＺＨＡＯＨＢ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｒａｉｎｉｎｔｅｒ⁃ｖａｌｏｆｇｅａｒｂｏｘｏｉｌｓｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｍｕｌｔｉｐｌｅｕｎｉｔ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，４０（２）：８９－９２．［５１］ＬＩＮＴＪ，ＨＥＺＹ，ＧＥＮＧＦＹ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉ⁃ｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎｎｏｉｓｅｏｆｓｕｂｗａｙｇｅａｒｂｏｘ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，１５（４）：１８３８－１８５０．［５２］ＨＵＡＮＧＧＨ．Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｅａｒｂｏｘｈｏｕｓ⁃ｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｉｎｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，５１（１２）：９５．［５３］吴冬．高铁齿轮传动系统性能检测评价研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１２．ＷＵＤ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｅｓｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｇｅａｒｂｏｘｉｎｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２．［５４］马玉强，林新海，李枫．高速动车组齿轮箱的负压试验研究［Ｊ］．机车车辆工艺，２０１６（６）：１－３．ＭＡＹＱ，ＬＩＮＸＨ，ＬＩＦ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｔｅｓｔｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄＥＭＵ［Ｊ］．Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ＆ＲｏｌｌｉｎｇＳｔｏｃｋＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６（６）：１－３．［５５］王泰．基于性能退化分析的高速动车组齿轮箱可靠性研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１７．ＷＡＮＧＴ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＥＭＵｇｅａｒｂｏｘｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｂａｓｅｄｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１７．［５６］田勐．ＣＲＨ３８０动车组福伊特齿轮箱深层涡流检测技术开发［Ｃ］／／中国中车２０１６第二届轨道交通先进金属加工及检测技术交流会．长春：中国中车科技管理部，中车工业研究院有限公司，２０１６．［５７］张伟伟．基于光纤布拉格光栅传感器的动车组齿轮箱振动监测系统设计与研究［Ｄ］．开封：河南大学，２０１４．ＺＨＡＮＧＷＷ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｒａｉｌｂａｓｅｄｏｎｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｏｒ［Ｄ］．Ｋａｉｆｅｎｇ：ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４．［５８］邓晓宇．高速列车齿轮传动系统动态特性仿真与评价方法研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１６．ＤＥＮＧＸＹ．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１６．［５９］邢志伟，孙银生，邓晓丽，等．电动机车牵引齿轮设计概述［Ｊ］．机械传动，２０１１，３５（１１）：４１－４４．ＸＩＮＧＺＷ，ＳＵＮＹＳ，ＤＥＮＧＸＬ，ｅｔａｌ．Ｓｕｒｖｅｙｏｎｔｒａｃｔｉｏｎｇｅａｒｄｅｓｉｇｎｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉ⁃ｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，２０１１，３５（１１）：４１－４４．［６０］刘忠明．中国战略性新兴产业研究与发展－齿轮［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１３．（责任编辑：张楠）（上接第１７２页）［５］ＧＩＥＳＥＮＵ，ＭＵＬＬＥＲＳ．ＴｈｅｖｅｈｉｃｌｅｏｆＨ⁃ｂａｈｎｓｙｓｔｅｍｓｉｎＤｏｒｔｍｕｎｄｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ［Ｊ］．ＶｅｒｋｅｈｒｕｎｄＴｈｃｈｎｉｋ，１９８３，３６（１０）：３７１－３８２．［６］许桂红．地铁制动系统的研究与仿真［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１４．ＸＵＧＨ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｒｏｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４．［７］张龙飞．低地板有轨电车制动系统性能研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１８．ＺＨＡＮＧＬＦ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｌｏｗｆｌｏｏｒｔｒａｍ［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１８．［８］周纪武，纪铅磊，刘勇刚．浅谈城市轨道车辆制动冲击率的计算［Ｊ］．铁道车辆，２０１７，５５（４）：３０－３１．ＺＨＯＵＪＷ，ＪＩＱＬ，ＬＩＵＹＧ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｒａｋｅｉｍｐａｃｔｒａｔｉｏｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＲｏｌｌｉｎｇＳｔｏｃｋ，２０１７，５５（４）：３０－３１．（责任编辑：张楠）㊃９７１㊃第４期杨树峰等：高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势㊀㊀㊀。
试论高速动车组齿轮箱渗油原因与改进
试论高速动车组齿轮箱渗油原因与改进高速动车组齿轮箱的重要部分之一为密封系统，本文主要介绍了高速动车组齿轮箱的渗油原因，并阐述了详细的改进方法，解决了润滑油渗漏的问题。
标签：高速动车组；齿轮箱；渗油原因；改进方法0 前言随着我国经济的快速发展，人们对出行有了更高的要求，因此，高速动车组在人们的生活中被广泛的应用，并逐渐迎来了发展的新时期。
但就目前运行过程中存在的问题进行分析，我们可以发现高速动车组的部分零件还存在一些问题，需要我们不断的改进。
齿轮箱是高速动车组转向架上的重要部件，对转向架的总体性能有着决定性的作用，为了进一步验证齿轮箱的性能，我们进行了相关的型式试验，从而发现齿轮箱存在渗油的现象，需要我们不断的改进。
1 高速动车组齿轮箱渗油的原因通过分析高速动车组齿轮箱小齿轮密封的设计结构，我们可以发现其密封布置方式是采用三道迷宫密封加一个防尘圈的结构，传动较大，但其回油孔的位置与成熟齿轮回油孔的位置有细微的不同。
下面我们详细的分析一下齿轮箱渗油的原因。
第一，随着齿轮传动比的增大，促使小轴承保持架直径与齿轮分度圆直径近似相等。
另外，在传动过程中主要依靠斜齿传动，主动齿轮的高速旋转会产生泵吸作用，在一定程度上将润滑油甩到小轴承上。
而在反转的过程中，会将润滑油甩到小轴承的保持架上，导致大量的润滑油不能按时的到达箱体底部的油池内，致使润滑油流入防尘圈所在的腔中，导致齿轮箱渗油情况的出现。
第二，小密封盖侧回油孔缺乏内腔壁和挡板，并且所处的位置太靠上，致使高速动车组大齿轮在正转过程中所带起的气流无法真正发挥其作用。
另外，在反转过程中，其气流还会阻碍回油，导致润滑油在流入防尘圈所在的腔中时，出现少部分润滑油从小密封盖下滴水孔中渗出的现象，从而在一定程度上导致齿轮箱出现神油的情况。
第三，三道迷宫在小密封盖侧的间隙与密封距离太小，致使在升高内腔压力的过程中，较多的润滑油会利用该密封结构进行封腔，致使回油不顺利，出现渗油现象。
CRH2型动车组齿轮箱跑合试验工艺研究
南车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要：本文对CRH2型动车组齿轮箱跑合试验流程进行了介绍，同时根据动车组检修规程的要求，对齿轮箱跑合试验的试验标准及作业方法进行了说明。
本文重点对齿轮箱的跑合试验工艺进行了分析，制定了合理的工艺流程，为CRH2型动车组齿轮箱的跑合试验作业提供参考。
关键词：动车组，齿轮箱，跑合试验引言CRH2型动车组是南车青岛四方机车车辆股份有限公司生产的200公里速度等级动车组，在四、五级检修过程中须进行齿轮箱跑合试验。
此项工作的目的是在试验台上使轮对空转，模拟车辆的实际运行工况。
通过跑合试验判定轮对齿轮驱动系统有无异音、渗油、漏油、不正常的温升及其它不良情况，判断齿轮箱装配质量，以保证车辆运行正常、安全、可靠。
1.齿轮箱跑合试验轮对的齿轮箱跑合试验，主要是对齿轮箱运转情况进行模拟试验，以确保装配安装的准确性。
1.1. 齿轮箱跑合试验流程工艺轴承安装→轮对吊入设备→加入跑合用油→跑合试验→试验后作业内容1.2.工艺轴承安装安装前，检查轴颈部位是否有磕碰伤，用白布将轴颈表面和工艺轴承内表面擦干净。
用专用吊具吊装工艺轴承，缓慢将工艺轴承安装到轴颈上（工艺轴承安装时需特别注意区分齿轮箱侧和非齿轮箱侧，侧面有洗槽的工艺轴承需安装在非齿轮箱侧，没有洗槽的安装在齿轮箱侧），之后将外侧锁紧螺母安装到轴端螺纹部位上（安装外侧锁紧螺母前需将锁紧螺母与轴端的连接键安放到锁紧螺母的卡槽处，键与锁紧螺母应需配套使用）。
外侧锁紧螺母手动旋紧之后，用扳手锁紧内外侧锁紧螺母，保证工艺轴承安装到位；最后用六角棍将外侧锁紧螺母与轴端处的连接键调整到位。
1.3. 轮对吊入设备用专用吊具，将车轴平稳吊入设备，并启动程序将工艺轴承夹紧（整体式工艺轴承），拧紧电机与联轴节的防松螺母，联轴节的连接时注意将两个半联轴节外侧面及螺纹孔对齐，穿入紧固件螺栓，将螺母与止垫螺母六角面保持一致，插入式扭力扳手一同紧固，如图1所示。
100%低地板轻轨车辆齿轮箱输出轴密封设计及试验验证
要求齿轮箱具有一定的防水性能，避免齿轮箱进水造成
润滑油乳化。
3 密封结构设计
基于上述分析，设计了图4所示的密封结构，该密封
结构包含小间隙密封、甩油环密封和迷宫密封三部分，以
及外部的防水侵入结构。
小间隙密封
其中小间
导流槽
隙密封主要作
用是阻挡高动
轴承
能 润 滑 油 ，同
时通过小间隙
迷宫密封 增大润滑油及
HOU Jianwen1, ZHANG Huijie2
(1. CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd., Qingdao 266111, China; 2. Chongqing CAERI Vehicle Transmission Manufacturing Co., Ltd., Chongqing 401122, China)
2.2 润滑油液面 轨道交通齿轮箱多采用非接触式密封，密封口应高
于齿轮箱润滑液面，避免润滑油浸泡密封结构造成泄漏。 由于低地板车辆距离轨道面高度的限制，齿轮箱底部不 能降低，齿轮箱密封口距离油面较近。此外，齿轮箱倾斜 状态和离心力会使润滑油向齿轮箱一侧流动，造成局部 润滑油液面抬升，在极限情况下润滑油不能漫过密封口。 2.3 涉水行车
齿轮箱外侧，设置有导流槽，用于阻挡齿轮箱表面附着的
水滴沿重力方向向下流动至迷宫密封口。
4 试验验证
目前国内已经有很多学者采用CFD方法对齿轮箱密
封进行了大量研究[2]，但对密封效果仍然需要采用模拟试
验验证。倾斜试验、淋喷水试验等试验方法已经成为齿轮
箱密封系统是否可靠的验证手段[3]。
4.1 倾斜试验
验、淋水试验和涉水模拟试验对密封效果进行验证。
关键词：轻轨车辆；齿轮箱；密封；试验
高速列车齿轮箱综合试验台设计
程 中 只用来 克 服 试 验 台和 齿 轮 传 动 系 统 的机 械 损
失 ， 而实现 了低 能 耗 。试 验 过 程 中 的功 率 流 方 向 从 由加 载 扭矩 方 向与 电机转 向共 同决 定 。
（ ）试验 台可在全 功率 和全 转 速范 围 内以任 意 ３
转速 、 转矩 连续 运转 。 １ ２ 试 验 台方案选 型 ．
机 械功 率封 闭式 和 电功率 封 闭式 ２种 齿 轮箱 综
合试 验 台在 性 能方 面各 有 优 劣 ， 综 合 对 比结 果 如 其
表 ２ 。
齿轮 箱试 验 台根据 功率 流情 况 可 以分 为 功率开 放式 齿轮 试验 台和功率 封 闭式齿 轮试 验 台 。功率 封
后 对 该 试 验 台 的 主要 功 能 以及 应 用 情 况 进 行 了介 绍 。 关键词 ： 速列车 ； 轮 箱 ； 高 齿 电功 率 封 闭试 验 台
中图分类号 ：２０ １ Ｕ ７ ． ４
文 献 标 识 码 ： Ｂ
１ 试 验 台 方 案 设 计
１ １ 基本 参数 ． 高速列 车 齿 轮 箱 试 验 台 需 同 时 满 足 Ｃ Ｈ Ｒ ２— ３ ０型和 Ｃ Ｈ —３ ０型高速 列 车组 ２个平 台产 品 的 ５ Ｒ ３ ５ 型 式试 验要 求 ， 同时要 兼 顾将 来进 行 时速 ５ ０ｋ 高 ０ ｍ 速 试验 列 车齿 轮箱 开发 试验 的需 求 。不 同车 型的齿 轮 箱 的基本 参数 见表 １ 。
收 藕 日期 ：０ １ ８—１ ２ １ —０ ５
通 过性 能 比较 ， 据 试 验 台参 数 要 求 和 试 验 台 根 的先进 性 、 理 性 以及 可 扩展性 要求 ， 终选 择 电功 合 最 率 封 闭台 。主要 是 因为本 试验 台针 对高 速列 车齿 轮
高速列车齿轮箱迷宫密封间隙的计算与分析
高速列车齿轮箱迷宫密封间隙的计算与分析高旺【摘要】针对高速列车齿轮箱在试验过程中输入轴电机侧润滑油渗漏的情况,在产品设计过程中提出改进高速列车齿轮箱迷宫密封间隙的方法.对迷宫密封进行模型简化,从轴的挠度、离心力变形、轴心偏差、过盈配合变形、热变形、形位公差与尺寸公差等方面计算和分析了迷宫密封间隙的影响因素.以高速列车齿轮箱甩油环和端盖形成的迷宫密封为例,确定了这一迷宫密封的间隙值,根据计算结果对端盖尺寸进行优化.所做研究可以为确定高速列车齿轮箱迷宫密封间隙提供理论基础和技术支持.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2018(056)011【总页数】4页(P29-32)【关键词】动车组;齿轮箱;迷宫密封;间隙;计算【作者】高旺【作者单位】中车北京南口机械有限公司北京 102202【正文语种】中文【中图分类】TH1321 研究背景迷宫密封的工作原理是在旋转零件与静止零件之间设计迷宫间隙，利用流体经过动环与静环之间形成的一系列节流间隙与膨胀空腔，以达到节流防漏的目的［1］。
迷宫密封因其结构简单、无需密封填料、无摩擦、易维护等优点被广泛应用于高速列车齿轮箱，迷宫密封的密封效果制约着高速列车齿轮箱的设计与应用，迷宫密封的性能主要取决于密封结构形状、流道的曲折程度、密封空腔的数量及流道的间隙值。
目前，已有大量学者对前三种迷宫密封性能影响因素进行了研究，但对流道间隙的研究不多［2-5］。
针对电机侧输入轴渗油现象，笔者公司在齿轮箱的升级过程中，对回油槽、观察油标及迷宫密封间隙尺寸进行了改进，而笔者主要针对齿轮箱齿轮轴甩油环（转子）与端盖（定子）形成的迷宫密封，探讨影响其流道间隙值的相关因素，建立相应的简化计算模型，并以某高速列车齿轮箱为例进行分析与计算。
2 理论分析流道的理论间隙是指综合考虑各种因素，计算求解得到的在工作时转子与定子之间不发生刮擦且泄漏量最小的常温静态间隙［6］。
影响高速列车齿轮箱迷宫间隙的因素主要有轴的挠度、转子离心力变形、转子轴心与轴承轴心的偏心值、转子与轴的过盈配合、转子与定子的热变形、转子的形位公差与尺寸公差等。
齿轮传动装置的润滑和密封设计实验报告
齿轮传动装置的润滑和密封设计实验报告实验目的：随着铁路运输的高速化和重载化，交流传动机车的应用越来越多，国外先进国家在20世纪80年代就对交流传动机车进行研制并投入运用。
国内南车集团某机车厂研制的首台大功率交流传动机车采用了很多新技术、新设计，其中传动齿轮箱的润滑密封就采用了有别于目前国内大部分机车齿轮箱润滑密封的新技术、新设计。
实验过程：目前国内大部分机车牵引电机采用直流电机，轴承润滑采用脂润滑。
机车采用了交流牵引电机，由于高转速、重负荷等原因，润滑脂已经不能满足轴承润滑的要求，必须进行油润滑，因此齿轮箱油除保证齿轮的正常润滑外还必须保证电机轴承的润滑。
在列车以120km/h 运行时，从动齿轮齿顶圆处的线速度为26.8m/s。
在此速度下，齿轮箱中的润滑油被充分搅起，同时由于传动能量的损失引起润滑油温度的升高，箱体内部充满了润滑油的气、液混合物，使齿轮同时得到了飞溅润滑。
在箱体内部设计出简单而有效的集油、导油结构。
箱壁上的润滑油经集油槽与导油槽进入牵引电机接油斗，从而将油输送进电机进行轴承润滑。
为保证牵引电机的齿轮和轴承充分有效的润滑，保障机车的行车安全，同时满足机车绿色环保的要求，必须设计出可靠的密封结构。
机车传动齿轮箱的密封接口见密封接口1、2是安装固定面，无相对运动，是静密封，直接采用简单可靠的0型密封圈密封。
密封接口3处存在着从动齿轮与箱体的相对运动，是动密封。
较早的国外机车以及国内大部分机车此处的密封多采用的迷宫密封与接触（毛毡）密封共存的密封结构。
对于速度较低的机车，用此结构能够在一定时间内有较好的密封效果，但随着毛毡的磨损，以及间隙迷宫的粗犷，齿轮箱内润滑油会逐渐向外泄漏并且量越来越大，严重影响到牵引齿轮的寿命、传动的可靠性和行车安全，造成铁路沿线的环境污染，因此齿轮箱需及时更换毛毡，如此反复，给检修带来了不便。
机车在以120km/h的速度运行时，传动齿轮箱密封接口3处的线速度为10.4m/s，在此线速度下，毛毡很快被磨损，密封结构对于交流传动机车传动齿轮箱难以达到理想的密封效果。
齿轮箱迷宫密封及防漏方案探讨
后插 ２ ２ 、 四川南 车共 享铸 造有 限公 司
后插 ２ ３ 、 山 西 华 豹 涂 料 有 限 公 司
中插 ９ 、 北京 特冶 工 贸有 限责任 公 司 中插 １ Ｏ 、 中平能 化集 团铁路 运输 处铁 路配 件厂
中插 １ １ 、 威 海 文 隆 电 池 有 限 公 司 中插 １ ２ 、 西 安 永 安 磁 粉 探 伤 科 技 有 限 公 司
向迷宫 密封 的 润滑 油， 在轴 向迷 宫的封 堵下 积存 在 油腔 Ｃ中， 在 封堵 阻 力及重力作 用下通过油道 进入油 腔 Ｄ， 再 沿油 道 ｃ 回流 至箱 体 内。其 中 ， 油道 Ｃ按 小角度朝齿 轮箱 内倾 斜， 以便润 滑油 回流顺 畅。 图 ６中 ， 回油通 道设 置在 旋转 轴 的斜 下 方 ， 回油
４８
中插 ｌ ４ 、 鞍 钢集 团铁路 运输设 备 制造公 司 中插 １ ５ 、 山西大 钢物 资有 限公 司 中插 １ ６ 、 永 济新 时速 电机 电器有 限责 任公 司 后插 ｌ ７、 广州市 白云 化工 实业有 限公 司
封二、 南车南 京 浦镇 车辆 有 限公 司
前插 １ 、 新 誉 集 团 有 限 公 司
后插 ２ ４ 、 哈尔滨 哈 飞工业 有 限责任 公 司 后插 ２ ５ 、 哈尔 滨 哈飞工业 有 限责任 公 司
后插 ２ ６ 、 株洲 时代新 材料 科 技股份 有 限公 司 封三、 金鹰 重 型工程 机械有 限公 司 封四、 张 家港 市广大 机械 锻造 有限公 司
中插 １ ３ 、 西 安永 安磁 粉探 伤科 技有 限公 司
１ ～ 油腔 Ｃ ； ２ 一 油 道 Ｂ； ３ ～ 油 腔 Ｄ； ４ 一 油 道 Ｃ。
更高速度等级动车组齿轮箱试验研究
图 ２ 噪声 测 试 结 果
时间／ ｈ
声值 呈 上升 趋势 。在 同一 噪声 测 点 处 ， 齿 轮 箱 反 转 噪声 值 大都 比正 转 噪声 值 要 大 。 比较 Ａ（ 齿 轮 箱 后
部） 、 Ｂ（ 齿轮箱 上部 ） 两 处 测 点 所 测 噪 声 值 可 以 发
图 ４ 温 升 半衡 试验 温 度测 试 结 果
按 Ｇ Ｂ ８ ５ ４ ２ －１ ９ ８ ７所 规 定 的 《 齿 轮 箱 噪 声声 压
级测 试规 范 》 测试 齿 轮 箱 声 压 级 ， 齿 轮 箱 噪 声 测 试 布置 方案 如 图 １ 所 示 。分 别 在 ８ ８ ｋ ｍ ／ ｈ 、 １ ７ ６ ｋ ｍ ／ ｈ 、
２ ６ ４ ｋ ｍ／ ｈ、 ３ ５ ２ ｋ ｍ／ ｈ 、 ４ ４ ０ ｋ ｍ／ ｈ、 ５ ０ ０ ｋ ｍ／ ｈ正 反 转 工
电机额定转速／ ｒ ・ ａｉ ｒ ｎ
４ ５ ０ ５ ０ ０
４ ６ ３ ６
Ｉ
电 机 最 高 运 用 转 速／ ｒ ・ ａｉ ｒ ｎＩ １
电 机 最 大 加 速 扭 矩／ Ｎ － ｍ
６ １ ２ ０
２ ３ ８ ５
２ 噪声 测试 试 验
齿轮箱 在空载状 态下 ， 通过该试 验测定 齿 轮箱在
表 １ 主 要技 术 参 数 电 机 额 定 功 率／ｋ Ｗ
传 动 比 车辆 持 续 运 营 速 度／ｋ ｍ・ ｈ
６ ０ ０
１ ． ９ ４ ４ ４ ０ ０
主 视 图
噪声 计 ●
ｈｎ
车 辆 最 高 运 营 速 度／ｋ ｍ・ ｈ 车 辆 试 验 速 度／ｋ ｍ・ ｈ
析， 试验 结果和分析表明 ， 齿轮 箱温升 正常 ， 密封 可靠 ， 传 动平稳 ， 无异常振 动和噪 声 ， 齿 轮 箱 运 转 正 常， 满 足 更 高 速 度 应 用 要 求 。通 过 本 试 验 研 究 ， 可 为 高 速 动 车 组 齿轮 箱 开发 和 试 验 提 供 技 术 积
CRH3型系列动车组齿轮箱四级修监造实践
Focus聚 焦0 引言齿轮箱作为高速动车组的关键部件，是动车组能量转换与传递的核心单元，其工作性能直接影响到高速动车组的安全性和可靠性。
按照我国运用环境要求，高速动车组齿轮箱还要经受高温、高湿、严寒，风、沙、雨、雪、霾天气，偶有盐雾、酸雨、沙尘暴等环境考验，这就要求齿轮箱必须同时具有环境适应性广、长寿命、轻量化、高速度、高强度、可靠性高、密封性好、热平衡、防水性好、抗飞石击打、使用维护便利等诸多性能。
这对齿轮箱产品设计提出了很高的要求，同时对制造、检修质量也提出了很高的要求。
按照《中国铁路总公司关于印发铁路机车车辆监造管理办法 的通知》（铁总运[2015]155号）要求，动车组齿轮箱组成的新造和检修属监造范围产品，由相应的监造项目部负责开展监造工作。
笔者结合某企业CRH3型系列动车组齿轮箱四级修监造工作的开展，对齿轮箱四级修监造工作要点、难点进行了分析，提出了有效的应对措施。
1 齿轮箱四级修监造实现的策划1.1 企业基本条件核查开展监造工作前，监造项目部需对齿轮箱造修企业进行基本条件核查，核查内容包括企业营业执照、质量管理体系认证证书、CRCC 认证证书或生产资质文件、关键岗位人员上岗资质/条件、必备设备/工装与检测计量条件、关键供应商管理、技术文件配置、生产环境等。
经过文件和现场核查，得出企业是否具备监造条件的结论，同时将发现的问题以整改通知的形式发送给企业，要求企业限期整改完成，整改情况验证合格后，监造工作正式展开。
1.2 合同交底对中国国家铁路集团公司、各铁路局集团公司、动车组主机造修企业采购并装用在CRH3型系列动车组上的齿轮箱组成，由齿轮箱造修企业组织对齿轮箱造修合同、协议等进行交底，对项目数量、交货期限、质量要求、技术标准及验收标准进行重点说明，造修企业要针对齿轮箱高CRH3型系列动车组齿轮箱四级修监造实践■ 张洁摘要：作为高速动车组的关键部件齿轮箱的质量直接影响行车安全。
介绍了高速动车组齿轮箱的监造工作，结合产品特点及检修工艺流程对监造工作要点及难点进行了分析，提出了有效的应对措施。
高速齿轮箱迷宫密封泄漏量正交仿真试验优化
ＪＩＡ Ｗｅｎｃｏｎｇ ＸＵ Ｈｏｎｇｈａｉ ＷＥＩ Ｌｉｎｇｈｕｉ
（ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｅｎｄ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄ ＥＭＵ ｇｅａｒｂｏｘ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｔｗｏ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ ｗｉｔｈ ａ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃａｖｉｔｙ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｆｌｕｅｎｔ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ｏｆ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌｓ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ，ｓｕｃｈ ａｓ ａ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｌａｒｇｅｒ ｓｅａｌ ｇａｐ，ａ ｌａｒｇｅｒ ｔｉｐ ａｎｇｌｅ，ａｎｄ ａ ｓｈａｌｌｏｗｅｒ ｃａｖｉｔｙ ｄｅｐｔｈ，ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． Ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ⁃ｅｘｐｅｒｔ ８������ ０ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｅａｌ ｇａｐ， ｔｏｏｔｈ ａｎｇｌｅ， ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｅａｌ ｔｅｅｔｈ， ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｓｅａｌｅｄ ｃａｖｉｔｙ，ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ｓｈａｆｔ ｏｎ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ｏｆ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ，ａｎｄ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｏｐｔｉｍａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｏ ｍｉｎｉｍｉｚｅ ｌｅａｋａｇｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ｏｆ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ ｉｓ ｓｅａｌ ｇａｐ，ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｃａｖｉｔｙ，ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｅｅｔｈ，ａｎｄ ａｎｇｌｅ． Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｐｅｅｄ ｈａｓ ａｌｍｏｓｔ ｎｏ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｌｅａｋａｇｅ． Ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｅａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｃａｖｉｔｙ ｄｅｐｔｈ ｏｎ ｌｅａｋａｇｅ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｅａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｔｏｏｔｈ ｎｕｍｂｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｏ ｕｓｅ Ｄｅｓｉｇｎ⁃Ｅｘｐｅｒｔ ８������ ０ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ ｌｅａｋａｇｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ．
高速列车齿轮箱迷宫密封性能分析优化
高速列车齿轮箱迷宫密封性能分析优化刘杰;刘世军;姚会君;郭鹏辉;王峰;李纪强【摘要】基于经验公式,采用流场分析软件FLUENT计算方形迷宫密封的泄漏量;分析方形迷宫密封轴转速、间隙、空腔深度、空腔宽度对其泄漏量的影响,分析圆形迷宫密封、菱形迷宫密封的性能,并将上述分析结构应用于高速列车齿轮箱迷宫密封.研究结果表明:方形迷宫密封泄漏量随着间隙宽度的增加而增加,随着轴转速、空腔深度、空腔宽度的增加而减少;圆形密封随着空腔半径的增加、菱形密封随着空腔夹角的增加其泄漏量均减少;相同工况、截面积的方形、圆形、菱形迷宫密封中,圆形空腔迷宫密封泄漏量最小.根据分析结果对高速列车齿轮箱迷宫密封进行优化,优化后迷宫密封泄漏量明显减小.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2018(043)005【总页数】7页(P92-98)【关键词】迷宫密封;泄漏量;高速列车;齿轮箱【作者】刘杰;刘世军;姚会君;郭鹏辉;王峰;李纪强【作者单位】郑州机械研究所河南郑州450052;郑州机械研究所河南郑州450052;郑州机械研究所河南郑州450052;郑州机械研究所河南郑州450052;郑州机械研究所河南郑州450052;郑州机械研究所河南郑州450052【正文语种】中文【中图分类】TB42高速列车齿轮箱经常在严寒、高温、潮湿等恶劣工况下运行，其密封的可靠性与高速列车运行的稳定性息息相关。
由于我国高速列车的运行速度越来越快，导致齿轮箱输入轴齿轮和输出轴齿轮旋转速度不断提高，搅油损失增加，使箱体内润滑油的热平衡温度过高，轴承的温度也高于正常温度，因而齿轮箱内部出现了分布不规律的润滑油气压力，这会导致齿轮箱出现润滑油泄漏等现象，不利于高速列车齿轮箱稳定可靠的运行。
为解决这一难题，维持高速列车齿轮箱的正常运行，一般高速列车齿轮箱的密封使用迷宫密封[1-4]。
迷宫密封的优势在于基本结构不复杂，运行时间长，磨损量极小；在温度特别高与速度特别高的工况下迷宫密封是最佳选择。
基于多相流理论高速动车组齿轮箱密封系统分析
第50卷第3期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.3 2019年3月Journal of Central South University (Science and Technology)Mar. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2019.03.007基于多相流理论高速动车组齿轮箱密封系统分析张雨，张开林，姚远(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都，610031)摘要：为了研究高速动车组齿轮箱密封系统的密封机理，分析润滑油液滴和理想气体混合介质下迷宫密封的密封性能，建立某国产驱动齿轮箱输出端密封系统结构的计算模型，采用Euler-Euler双流体模型，通过数值模拟得到密封系统的内部流场，对比研究转子转速对混合介质下密封内部流场的介质分布影响，分析润滑油液滴体积分数和直径对密封结构泄漏量的影响。
研究结果表明：密封间隙的直通效应、润滑油液滴分布于静子腔或转子腔以及空腔所处位置是影响迷宫密封性能的主要因素；随着转子转速的增加，润滑油液滴的泄漏量先上升后下降最后趋于稳定；润滑油液滴体积分数越高，直径越大，泄漏量越大；当液滴体积分数越高时，液滴体积分数对泄漏量的影响越小，呈非线性关系，但泄漏量随液滴直径的增大呈近线性关系增大。
关键词：高速齿轮箱；密封系统；多相流；润滑油；泄漏量中图分类号：U270.2 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)03−0550−07Analysis of high-speed EMU gearbox sealing system based onmultiphase flow theoryZHANG Yu, ZHANG Kailin, YAO Yuan(State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 6130031, China)Abstract: In order to investigate the sealing mechanism of the gearbox sealing system for high-speed electric multiple unit(EMU), the sealing performance of the Labyrinth seal with the mixture of lubricating oil and ideal gas was analyzed, and the calculation model of the sealing system structure of the output end of a domestic driving gearbox was established.The internal flow field of the sealing system was obtained by using Euler-Euler two-phase model. The influence of the rotor speed on the media distribution of the internal flow field in the mixed medium, and the oil droplet concentration and diameter on the leakage loss of the sealing structure were also studied. The results show that the straight-through effect of seal clearance, the distribution of lubricant droplets in the stator cavity or the rotor cavity, and the position of the cavity are the main factors in affecting the performance of labyrinth seal. The leakage loss of lubricating oil droplet increases with the increase of rotor speed, reaches a maximum, and then decreases and levels off with the further increase of rotor speed. The higher the oil droplet concentration, the larger the diameter, and thus the larger the leakage loss. However, the higher the oil droplet concentration, the smaller the effect of the concentration on the leakage loss, which shows non-linear relation. The leakage loss increases linearly with the increase of oil droplet diameter.Key words: high-speed gearbox;sealing system; multiphase flow; lubricating oil; leakage loss收稿日期：2018−04−16；修回日期：2018−05−17基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51675443，51735012)；牵引动力国家重点实验室自主研究课题资助项目(2017TPL−T2，2018TPL−T05) (Projects(51675443, 51735012) supported by the National Natural Science Foundation of China; Projects(2017TPL−T2, 2018TPL−T05) supported by State Key Laboratory of Traction Power of the Independent Research and Development Program)通信作者：张雨，博士研究生，从事齿轮箱润滑与密封研究；E-mail：******************第3期张雨，等：基于多相流理论高速动车组齿轮箱密封系统分析551齿轮箱作为高速动车组驱动系统的核心部件，直接影响列车运行的动力性和安全性。
高速动车组齿轮箱迷宫密封系统设计与试验验证
高速动车组齿轮箱迷宫密封系统设计与试验验证
李枫;金思勤;吴成攀
【期刊名称】《机车车辆工艺》
【年(卷),期】2013(000)002
【摘要】密封系统设计是高速动车组齿轮箱设计中的难点,良好的密封系统既要保证列车高速运行工况下对齿轮箱内部润滑油有较好的密封性能,又要防止外界风沙雨雪等杂物进入到齿轮箱内部对齿轮箱造成污染,同时还要满足使用维护方便的要求.应用迷宫密封设计原理,完成了某动车组齿轮箱密封设计,并通过了试验验证.试验结果表明,该密封设计可靠,满足双向密封及使用维护方便要求.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】李枫;金思勤;吴成攀
【作者单位】南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011;南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011;南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011
【正文语种】中文
【中图分类】U260.332
【相关文献】
1.高速动车组齿轮箱噪声试验研究 [J], 阙红波;林新海
2.高速动车组齿轮箱的负压试验研究 [J], 马玉强;林新海;李枫
3.高速齿轮箱迷宫密封泄漏量正交仿真试验优化 [J], 贾文聪;徐宏海;魏领会
4.高速动车组齿轮箱径向迷宫密封的数值研究∗ [J], 张雨;张开林;姚远
5.动车组齿轮箱吊杆有限元分析及试验验证 [J], 孟永帅;王起梁;宫峰;马玉强;张再利
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Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｈｉ ｇ ｈ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ＥＭ Ｕ ； Ｇｅ ａ ｒ ｂｏ ｘ； Ｌａ ｂ ｙ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｓ ｅ ａ ｌ ｓ
０ 引言
高 速 动 车 组 齿 轮 箱 密 封 系 统 通 常 分 为 ２种 形 式， 一种 是采 用油 封 或 防尘 圈 与 迷 宫密 封 相 结 合 的 接触 式 密封 ； 另一 种是 完 全 靠 迷 宫 密封 的非 接 触 式 密封 。接触式 密封 由于 防尘 圈与挡 油环 之 间存在 着 接触 摩擦 ， 防尘圈 使用 寿命有 限 ， 在 列 车 四级 检修 时
需要 进 行更换 ， 为 此检修 时要 进行 退轮 作业 ， 增加 了
迷 宫密封 作 为一种 经典 的密封 方式 被广 泛应用
在 工业 齿轮箱 、 轨 道 交 通齿 轮箱 、 风 力 发 电增 速 箱 、
鼓 风机 等传 动设备 上 。其 主要依靠 若 干密封 直齿或 锥齿 相 互交叉 排 列在 旋 转 轴 的 周 围 ， 且 相 互 排 列 的 齿 之间形 成若 干膨 胀 空 腔 及 截 流 间隙 ， 被 密 封 的 流 体 或气 体通 过 这 些 空 腔 与 间 隙 的 时 候 产 生 节 流效
ｓ ｈ ａ ｌ ｌ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｇ ｎ ｂ ｏ ｄｉ ｅ ｓ，ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｗｉ ｎｄ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ。ｒ ａ ｉ ｎ ｗａ ｔ ｅ ｒ 。ｓ ｎｏ ｗ．ｅ ｔ ｃ ．。ｆ ｒ ｏ ｍ ｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ａ ｒ － ｂ ｏ ｘ ａ ｎｄ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕｔ ｉ ｎｇ ｔ ｈ ｅ ０ ｉ Ｉ 。ａ ｐ ａ ｒ ｔ ｆ ｒ ｏ ｍ ｍｅ ｅ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎｖ ｅ ｎｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ．
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ：Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ｇ ｅ ａ ｒ ｂ ｏ ｘ ｏ ｆ ｈｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ＥＭ Ｕ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｃ ｈａ ｌ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ，ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ
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研 究 开 发
文章编号 ： １ ０ ０ ７ ￣０ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ｌ ０ ２ － ０ ０ ０ １ － ０ ３
高速动车组齿轮 箱迷 宫密封 系统设计 与试验验 证
李
摘
枫， 金 思勤 ， 吴成攀
（ 南 车戚 墅堰机 车车 辆工 艺研 究所有 限公 司， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ １ １ ）
关键词 ： 高速 动 车 组 ； 齿轮 箱； 迷 宫 式 密封
中图 分 类 号 ： Ｕ ２ ６ ０ ． ３ ３ ２
文献标识码 ： Ａ
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ｖ ｅ ｒ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｌ ａ ｂｙ ｒ ｉ ｎｔ ｈ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ＥＭ Ｕ
Ｌ ｉ Ｆｅ ｎ ｇ， Ｊ ｉ ｎ Ｓ ｉ － ｑ ｉ ｎ， Ｗｕ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ－ ｐ ａ ｎ
（ Ｃ Ｓ Ｒ Ｑ ｉ ｓ ｈ ｕ ｙ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｃ ｏ ． 。 Ｌ ｔ ｄ ．Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ３ ０ １ １ ）
要： 密封 系统 设 计 是 高速 动 车组 齿 轮 箱 设 计 中 的 难 点 ， 良好 的 密 封 系统 既 要 保 证 列 车 高 速 运
行 工 况 下 对 齿 轮 箱 内部 润 滑 油 有 较 好 的 密封 性 能 ， 又要 防 止 外 界 风 沙 雨 雪 等 杂 物 进 入 到 齿 轮 箱 内
Ｂａｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ｓ ｏｒ ｆ ｌ ａ ｂｙ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｓ ｅ ａ ｌ ｓ ，ａ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏｒ ｆ ｔ ｈｅ ｇ ｅ ａ ｒ ｂ ｏ ｘ ｏ ｎ ａ ＥＭＵ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎｄ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕｇ ｈ ａ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ． Ｔｅ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｓ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎｄ ｕｓ ｅ ｒ—
部对齿轮箱造成 污染， 同 时 还要 满 足 使 用 维护 方 便 的要 求 。 应 用迷 宫 密 封 设 计 原 理 ， 完 成 了某 动
车 组 齿 轮 箱 密封 设 计 ， 并通 过 了试 验 验 证 。试 验 结 果表 明 ， 该 密封设计 可靠， 满足双 向密封及使 用
维护方便要 求。