高速齒輪箱迷宮密封的數(shù)值研究.pdf

1、傳動齒輪箱是高速機(jī)車轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件之一，其密封性能的好壞，直接影響到高速機(jī)車運行的可靠性以及齒輪和軸承的使用壽命。隨著車速的不斷提高，齒輪箱內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速過快，較高的轉(zhuǎn)速使?jié)櫥偷臏厣?，?dǎo)致齒輪箱內(nèi)油氣壓分布極其不均勻，最終引起齒輪箱出現(xiàn)漏油、竄油、甩油等現(xiàn)象，嚴(yán)重降低了機(jī)車傳動齒輪箱的工作效率。為了減小泄漏造成的損失，維持齒輪箱的工作壓力，保證其高效工作，高速齒輪箱傳動軸的軸端通常采用非接觸式迷宮密封。目前在鐵路機(jī)車領(lǐng)域關(guān)于密封方面

2、的仿真還處于初步性探索階段，因此對這方面的研究十分有必要。
　　本文應(yīng)用熱力學(xué)分析法建立了錯齒式迷宮密封數(shù)學(xué)模型，在其基礎(chǔ)上采用牛頓迭代法和數(shù)值擬合法推導(dǎo)出泄漏量的計算公式，其計算結(jié)果與Vermes計算方法的結(jié)果相差2.75％，驗證了本文迭代計算法的準(zhǔn)確性和可行性，而且相對于公式煩瑣的Vermes法，本文的迭代法更加簡潔方便，更加適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的迷宮密封泄漏量的計算。
　　此外，本文以某時速200公里的高速機(jī)車齒輪箱傳動軸軸

3、端的迷宮密封為原型，基于計算流體動力學(xué)理論，建立了錯齒型迷宮密封二維軸對稱幾何模型，通過Gambit軟件對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置，應(yīng)用Fluent軟件，對迷宮密封內(nèi)的流場和泄漏特性進(jìn)行了深入的研究，分析了迷宮的密封機(jī)理和壓比、轉(zhuǎn)速、齒形、空腔尺寸(包括間隙寬度、空腔寬度、空腔深度、齒厚)等因素對迷宮密封泄漏量的影響，研究結(jié)果表明：泄漏量與間隙寬度呈正比；對于矩形腔室的錯齒式迷宮密封，最佳空腔深寬比應(yīng)該在0.9左右；隨著齒尖相