高速齒輪箱體內(nèi)流場分析及其密封結(jié)構(gòu)數(shù)值研究.pdf

1、高速驅(qū)動齒輪箱是動力轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件之一，隨著列車運(yùn)行速度的提高，傳動系統(tǒng)內(nèi)部的壓力分布和系統(tǒng)溫度的變化更為復(fù)雜，對齒輪箱的密封性能提出了更高的要求。密封性能的好壞，直接關(guān)系到其運(yùn)行可靠性、齒輪和軸承的使用壽命。本文以其為研究對象，分析了箱體內(nèi)部及其潤滑系統(tǒng)密封腔內(nèi)流場分布規(guī)律，為齒輪箱潤滑和密封系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。
　　基于不可壓縮流體控制方程和RNG k-ε湍流模型，建立高速動車組驅(qū)動齒輪箱體內(nèi)流場分析的二維仿真模型。在

2、FLUENT軟件平臺上，對Navier-Stokes方程和湍流方程采用有限體積法離散，壓力-速度耦合采用PISO算法。采用VOF兩相流和動網(wǎng)格技術(shù)，實現(xiàn)了齒輪攪油過程的動態(tài)模擬。研究了齒輪轉(zhuǎn)速、浸油深度、潤滑油粘度和正、反轉(zhuǎn)工況對箱體內(nèi)部流場的影響。
　　研究結(jié)果表明:在靠近小齒輪端的箱體壁面周邊將產(chǎn)生與小齒輪轉(zhuǎn)向相反的一股氣流，在靠近大齒輪端的壁面周邊的氣流卻幾乎保持靜止。隨著齒輪轉(zhuǎn)速的提高，潤滑油將被更快地攪起;隨著浸油深度的

3、增加，更多的潤滑油被攪起，并隨著大齒輪的輪齒進(jìn)入大、小齒輪的嚙合處。齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)一定時間后，箱體內(nèi)的潤滑油分布趨于穩(wěn)定。當(dāng)浸油深度小于三倍齒高時，沿箱體壁面均有較大潤滑油油團(tuán)聚集;當(dāng)浸油深度為三倍齒高時，在箱體內(nèi)部空間有小油滴存在，且在大、小齒輪的嚙合處同樣存在一些小油滴，有利于齒輪嚙合區(qū)域的潤滑。當(dāng)潤滑油的粘度較高時，更多的潤滑油將粘附在大齒輪周邊，并隨著大齒輪運(yùn)動;當(dāng)潤滑油的粘度較低時，潤滑油將更容易被甩到箱體壁面上，最終較均勻地粘附在

4、箱體壁面上。在反轉(zhuǎn)運(yùn)行工況下，有利于將潤滑油擴(kuò)散到箱體內(nèi)部空間。通氣器附近的壓力在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓附近波動，其變化趨勢幾乎無規(guī)律可循。
　　以高速動車組驅(qū)動齒輪箱小齒輪電機(jī)端的迷宮密封為研究對象，建立了帶有甩油環(huán)的迷宮密封的數(shù)值仿真模型——可壓縮二維軸對稱有旋流動。采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和增強(qiáng)壁面處理模擬迷宮密封腔內(nèi)流場分布及泄漏特性。在FLUENT軟件平臺上，對Navier-Stokes方程、能量方程和湍流方程采用有限體積法離散，壓力