为解决高速列车通过隧道时由于列车走行速度较快导致齿轮箱外界气压低于内部气压,润滑油从齿轮箱内部泄漏的这一问题,利用不同叶轮随轴旋转搅动轴承套筒内部的空气会形成不同压力区的原理,在轴承端盖内部设计一组可随传动轴同步双向转动的叶轮组密封结构。通过三维建模切出流道模型,采用流体力学软件仿真分析叶轮组流道中压力分布和速度分布。结果表明:中部叶轮区域会形成高压区,两侧叶轮会形成低压区,可有明显改善齿轮箱漏油现象;流道中的速度分布没有出现明显的断流、涡流现象。根据流体分析结果,探究密封结构中叶轮组相对最优结构参数,为有关齿轮箱密封结构优化设计提供参考。

针对润滑油从齿轮箱轴承端盖处泄漏的问题,为进一步提高列车齿轮箱轴端密封性能,文中设计了一种装配在传动轴上由3个叶轮组成的新型密封结构。该结构位于轴承端盖内部,在随传动轴双向同步转动过程中会搅动轴承端盖内部的油气混合流体,在轴承端盖中部形成高压区域,有效阻断齿轮箱内外气体流通。通过三维软件建立密封结构的流道模型,根据流道模型的流体分析结果,研究密封结构不同结构参数对密封效果的影响。结果表明新型密封结构在两侧叶轮厚度为16 mm,中部叶轮厚度为9 mm,两侧叶片倾角为20°时,密封结构流道模型的中部区域重点平面的平均压强比两侧区域高23 Pa,并且油气混合流体在密封结构的叶轮间会形成涡流,可有效阻止润滑油泄漏,提高列车齿轮箱轴承端盖处密封效果。当齿轮箱转速提高时密封结构的密封效果将更加显著。