《城軌車輛齒輪箱密封結構》是南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司於2010年12月20日申請的專利，該專利的申請號為2010105962245，公布號為CN102009663A，授權公布日為2011年4月13日，發明人是關雲輝、黃智勇。
《城軌車輛齒輪箱密封結構》包括固定在箱體上的軸承座和固定在旋轉軸上的密封環，軸承座具有安裝軸承的外圈的配合孔，還具有軸承座第一密封凸緣、軸承座第二密封凸緣、軸承座第三密封凸緣和軸承座第四密封凸緣，密封環上具有密封環第一凸緣和密封環第二凸緣、密封環第三凸緣、甩油凸緣和第二密封槽；軸承座與密封環形成第一徑向間隙密封、第二徑向間隙密封和迷宮密封；軸承座與密封環之間還形成第一環形密封腔和第二環形密封腔，第一環形密封腔的底部有回油孔，第二環形密封腔的底部有通孔。
2013年，《城軌車輛齒輪箱密封結構》獲得第八屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《城軌車輛齒輪箱密封結構》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：城軌車輛齒輪箱密封結構
- 公布號：CN102009663A
- 公布日：2011年4月13日
- 申請號：2010105962245
- 申請日：2010年12月20日
- 申請人：南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司
- 地址：江蘇省常州市戚墅堰區五一路81號
- 發明人：關雲輝、黃智勇
- Int.Cl.：B61F15/22（2006.01）I、F16J15/00（2006.01）I
- 代理機構：常州市天龍專利事務所有限公司
- 代理人：周建觀
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2011年4月前，由於齒輪箱的可靠性、維修性以及經濟成本上的原因，中國的城軌車輛傳動齒輪箱均採用油潤滑。一些捷運車輛傳動齒輪箱在使用過程中，其動密封部位存在著不同程度的潤滑油泄露現象，且密封結構複雜，軸向尺寸較大；潤滑油的泄露不但影響到齒輪箱內齒輪和軸承的使用壽命、而且會造成軌道沿線的環境污染，甚至影響到車輛走行部的粘著性能。
隨著中國城市軌道交通迅猛發展，軌道交通裝備的技術要求越來越高，而對齒輪箱的密封則要求潤滑油無泄露。同時，由於齒輪箱安裝在城軌車輛下部的轉向架上，當車輛運行時，雨雪灰塵等雜物一旦進入齒輪箱內，將會對軸承、齒輪等零部件的使用壽命和潤滑油的性能產生不同程度的影響，因此在設計齒輪箱的密封系統時，不但要保證齒輪箱內的潤滑油不能向外泄漏出去，同時還必須使齒輪箱外的雜物以及車輛清洗時的清洗液等不能進入箱體內部，即要求齒輪箱的密封結構能夠實現雙面密封。
城軌車輛齒輪箱的檢修要求較高，通常要求其大修周期為10~12年或120萬~150萬公里，而2011年4月前的接觸式密封結構如骨架油封等顯然不能滿足齒輪箱密封的使用壽命要求，而且由於材料有磨損，這對安裝在轉向架上的齒輪箱檢修和更換很不方便，因此，齒輪箱旋轉貫通部位的密封需要採用無磨損的非接觸式密封結構。
另外，由於列車轉向架空間結構尺寸的限制及為減輕簧下重量而要求齒輪箱小型化、輕量化，齒輪箱軸向尺寸也會受到限制，因此要求齒輪箱旋轉貫通部位的密封除要求密封可靠外，還須具有較小的軸向尺寸，以滿足齒輪箱的安裝空間要求。
發明內容
專利目的
《城軌車輛齒輪箱密封結構》的目的在於提供一種結構簡單、密封可靠、能夠實現齒輪箱雙面密封的城軌車輛齒輪箱密封結構。
技術方案
《城軌車輛齒輪箱密封結構》包括固定在箱體上的軸承座和固定在旋轉軸上的密封環，所述軸承座具有安裝軸承的外圈的配合孔，還具有軸承座第一密封凸緣、軸承座第二密封凸緣、軸承座第三密封凸緣和軸承座第四密封凸緣，軸承座第一密封凸緣與軸承座第二密封凸緣之間形成第一密封槽；所述密封環上具有密封環第一凸緣和密封環第二凸緣、密封環第三凸緣、甩油凸緣和第二密封槽；所述軸承座第三密封凸緣與密封環第二凸緣相對應且形成第一徑向間隙密封；所述軸承座第四密封凸緣與密封環第三凸緣相對應且形成第二徑向間隙密封；所述軸承座第二密封凸緣伸在密封環的第二密封槽中，同時所述密封環第一凸緣伸在軸承座的第一密封槽中形成迷宮密封；所述軸承座與密封環之間還形成第一環形密封腔和第二環形密封腔，第一環形密封腔位於第一徑向間隙密封與迷宮密封之間，第二環形密封腔位於迷宮密封與第二徑向間隙密封之間；所述密封環的甩油凸緣伸在第一環形密封腔中；所述軸承座上且位於第一環形密封腔的底部設有與齒輪箱內部相通的回油孔，所述軸承座上且位於第二環形密封腔的底部設有與齒輪箱外部相通的通孔。
所述軸承座第一密封凸緣為斜凸緣，該斜凸緣與第一環形密封腔內壁之間形成環形集油槽。
所述密封環的甩油凸緣為徑向凸緣。
所述密封環的甩油凸緣的外沿部的一側具有圓錐面。
所述軸承座外端部具有徑向凸緣，徑向凸緣與軸承座外壁之間形成環形集液槽。
所述密封環上的甩油凸緣與密封環第二凸緣之間設有環形槽，環形槽底部設有尖凸緣，且尖凸緣尖部朝向第一環形密封腔。
所述密封環的最大外徑小於安裝在軸承座上配合孔內的軸承的外圈的最小內徑。
改善效果
採用上述結構後，由於第一、第二徑向間隙密封和迷宮密封等非接觸式動密封結構僅由軸承座和密封環構成，且軸承座採用具有安裝軸承外圈和密封作用的整體式結構，因此，結構簡單，不但減少了齒輪箱旋轉貫通部位動密封結構的零件數量，避免了多個零件裝配時因配合面處製造和裝配等原因造成潤滑油泄露的可能，同時也有效減小了齒輪箱旋轉貫通部位動密封結構的軸向尺寸，滿足了齒輪箱的安裝空間要求；再由於軸承座與密封環之間形成第一、第二環形密封腔，第一環形密封腔和第二環形密封腔通過軸承座與密封環之間形成的徑向間隙密封和迷宮密封結構貫通起來，因此密封可靠；通過採用上述密封結構，從而實現了齒輪箱旋轉貫通部位的雙面密封。《城軌車輛齒輪箱密封結構》與2011年4月前已有技術相比，還具有無磨損、拆裝維護方便的特點。從試驗及實際套用效果來看，其密封可靠，滿足了齒輪箱的密封要求，尤其適用於城軌車輛傳動齒輪箱車軸旋轉貫通部位的密封。
附圖說明
圖1是《城軌車輛齒輪箱密封結構》的城軌車輛齒輪箱密封結構的剖面圖；
圖2是圖1的Ι局部放大圖。
技術領域
《城軌車輛齒輪箱密封結構》涉及一種採用油潤滑的齒輪箱旋轉貫通部位的密封結構，尤其適用於軌道車輛傳動齒輪箱的車軸旋轉貫通部位的密封，屬於軌道交通機械領域。
權利要求
1.《城軌車輛齒輪箱密封結構》包括固定在箱體（9）上的軸承座（6）和固定在旋轉軸（1）上的密封環（3），其特徵在於：
a、所述軸承座（6）具有安裝軸承（2）的外圈的配合孔（6-7），還具有軸承座第一密封凸緣（6-5）、軸承座第二密封凸緣（6-9）、軸承座第三密封凸緣（6-8）和軸承座第四密封凸緣（6-10），軸承座第一密封凸緣（6-5）與軸承座第二密封凸緣（6-9）之間形成第一密封槽（6-11）；
b、所述密封環（3）上具有密封環第一凸緣（3-4）和密封環第二凸緣（3-2）、密封環第三凸緣（3-6）、甩油凸緣（3-1）和第二密封槽（3-5）；
c、所述軸承座（6）的軸承座第三密封凸緣（6-8）與密封環（3）的密封環第二凸緣（3-2）相對應且形成第一徑向間隙密封（8）；
d、所述軸承座（6）的軸承座第四密封凸緣（6-10）與密封環（3）的密封環第三凸緣（3-6）相對應且形成第二徑向間隙密封（4）；
e、所述軸承座（6）的軸承座第二密封凸緣（6-9）伸在密封環（3）的第二密封槽（3-5）中，同時所述密封環（3）的第一凸緣（3-4）伸在軸承座（6）的第一密封槽（6-11）中形成迷宮密封；
f、所述軸承座（6）與密封環（3）之間還形成第一環形密封腔（7）和第二環形密封腔（5），第一環形密封腔（7）位於第一徑向間隙密封（8）與迷宮密封之間，第二環形密封腔（5）位於迷宮密封與第二徑向間隙密封（4）之間；
g、所述密封環（3）的甩油凸緣（3-1）伸在第一環形密封腔（7）中；
h、所述軸承座（6）上且位於第一環形密封腔（7）的底部設有與齒輪箱內部相通的回油孔（6-6），
i、所述軸承座（6）上且位於第二環形密封腔（5）的底部設有與齒輪箱外部相通的通孔（6-1）。
2.根據權利要求1所述的城軌車輛齒輪箱密封結構，其特徵在於：所述軸承座（6）上的軸承座第一密封凸緣（6-5）為斜凸緣，該斜凸緣與第一環形密封腔（7）內壁之間形成環形集油槽（6-4）。
3.根據權利要求1所述的城軌車輛齒輪箱密封結構，其特徵在於：所述密封環（3）的甩油凸緣（3-1）為徑向凸緣。
4.根據權利要求1或2或3所述的城軌車輛齒輪箱密封結構，其特徵在於：所述密封環（3）的甩油凸緣（3-1）的外沿部的一側具有圓錐面。
5.根據權利要求1所述的城軌車輛齒輪箱密封結構，其特徵在於：所述軸承座（6）外端部具有徑向凸緣（6-2），徑向凸緣（6-2）與軸承座（6）外壁之間形成環形集液槽（6-3）。
6.根據權利要求1所述的城軌車輛齒輪箱密封結構，其特徵在於：所述密封環（3）上的甩油凸緣（3-1）與密封環第二凸緣（3-2）之間設有環形槽（3-7），環形槽（3-7）底部設有尖凸緣（3-3），且尖凸緣（3-3）尖部朝向第一環形密封腔（7）。
7.根據權利要求1所述的城軌車輛齒輪箱密封結構，其特徵在於：所述密封環（3）的最大外徑小於安裝在軸承座（6）上配合孔（6-7）內的軸承（2）的外圈的最小內徑。
實施方式
如圖1、2所示，《城軌車輛齒輪箱密封結構》的城軌車輛齒輪箱密封結構，包括固定在箱體9上的軸承座6和固定在旋轉軸1上的密封環3，所述軸承座6具有安裝軸承2的外圈的配合孔6-7，還具有軸承座第一密封凸緣6-5、軸承座第二密封凸緣6-9、軸承座第三密封凸緣6-8和軸承座第四密封凸緣6-10，軸承座第一密封凸緣6-5與軸承座第二密封凸緣6-9之間形成第一密封槽6-11；所述密封環3上具有密封環第一凸緣3-4和密封環第二凸緣3-2、密封環第三凸緣3-6、甩油凸緣3-1和第二密封槽3-5；所述軸承座第三密封凸緣6-8與密封環第二凸緣3-2相對應且形成第一徑向間隙密封8；所述軸承座第四密封凸緣6-10與密封環第三凸緣3-6相對應且形成第二徑向間隙密封4；所述軸承座第二密封凸緣6-9伸在密封環3的第二密封槽3-5中，同時所述密封環第一凸緣3-4伸在軸承座6的第一密封槽6-11中形成迷宮密封；所述軸承座6與密封環3之間還形成第一環形密封腔7和第二環形密封腔5，第一環形密封腔7位於第一徑向間隙密封8與迷宮密封之間，第二環形密封腔5位於迷宮密封與第二徑向間隙密封4之間；所述密封環3的甩油凸緣3-1伸在第一環形密封腔7中；所述軸承座6上且位於第一環形密封腔7的底部設有與齒輪箱內部相通的回油孔6-6，所述軸承座6上且位於第二環形密封腔5的底部設有與齒輪箱外部相通的通孔6-1。
如圖1、2所示，所述軸承座第一密封凸緣6-5為斜凸緣，該斜凸緣與第一環形密封腔7內壁之間形成環形集油槽6-4。從而使第一環形密封腔7內壁上的部分潤滑油沿環形集油槽6-4回流到第一環形密封腔7的底部，有效防止潤滑油直接進入第一環形密封腔7與第二環形密封腔5之間貫通部位的迷宮間隙內，從而避免潤滑油從軸承座6和密封環3之間形成的迷宮間隙部位繼續外泄的可能。
如圖1、2所示，為增強甩油凸緣3-1的甩油功能，所述密封環3的甩油凸緣3-1為徑向凸緣，且所述密封環3的甩油凸緣3-1的外沿部的一側具有圓錐面。
如圖1、2所示，所述軸承座6外端部具有徑向凸緣6-2，徑向凸緣6-2與軸承座6外壁之間形成環形集液槽6-3。
如圖1、2所示，為減少潤滑油沿密封環3軸向繼續外溢，所述密封環3上的甩油凸緣3-1與密封環第二凸緣3-2之間設有環形槽3-7，環形槽3-7底部設有尖凸緣3-3，且尖凸緣3-3尖部朝向第一環形密封腔7。因此附著在密封環3上的且進入環形槽3-7的潤滑油通過尖凸緣3-3的旋轉，被甩到第一環形密封腔7內，並匯聚到第一環形密封腔7的底部。
如圖1、2所示，所述密封環3的最大外徑小於安裝在軸承座6上配合孔6-7內的軸承2的外圈的最小內徑。這樣，在齒輪箱組裝時可以使軸承2的外圈裝入到軸承座6上的配合孔6-7中及密封環3安裝到旋轉軸1上之後，再將組裝好軸承2外圈的軸承座6安裝到箱體9上；而拆檢時，可以將軸承座6連同軸承2的外圈一起拆下，而不必先將密封環3從旋轉軸1上退掉，便於齒輪箱的拆裝和維護，降低了拆裝維護成本。
如圖1、2所示，《城軌車輛齒輪箱密封結構》的密封過程如下，在齒輪箱正常運轉時，由於齒輪和軸承2的旋轉使得齒輪箱內部壓力高於齒輪箱外部，從而造成齒輪箱內部分潤滑油通過軸承座6的第三密封凸緣6-8與密封環第二凸緣3-2之間形成的第一徑向間隙密封8沿軸向溢出到第一環形密封腔7中。由於第一環形密封腔7對於齒輪箱內部溢出的油氣具有較好的減壓作用，因此溢出的潤滑油一部分直接沿第一環形密封腔7內壁匯流到腔體底部，並通過回油孔6-6流回齒輪箱內。附著在密封環3上的且進入環形槽3-7的潤滑油通過尖凸緣3-3的旋轉，被甩到第一環形密封腔7內，並匯聚到第一環形密封腔7底部。雖然密封環3的旋轉具有徑向甩油功能，但由於轉速有限，不可能將油全部甩向徑向，一部分潤滑油會附著在密封環3上沿軸向繼續外溢並且進入甩油凸緣3-1與軸承座第一密封凸緣6-5之間的間隙部位，最後被甩油凸緣3-1甩到第一環形密封腔7中，最終，溢出的潤滑油匯聚在第一環形密封腔7的底部並通過與齒輪箱內部相通的回油孔6-6回流到齒輪箱內，實現齒輪箱內潤滑油的循環。同時由於軸承座6上的軸承座第一密封凸緣6-5為斜凸緣，該斜凸緣與第一環形密封腔7內壁之間形成環形集油槽6-4，從而使第一環形密封腔7內壁上的部分潤滑油沿環形集油槽6-4回流到第一環形密封腔7的底部，有效防止潤滑油直接進入第一環形密封腔7、第二環形密封腔5之間貫通部位的迷宮間隙內，從而避免潤滑油從軸承座6和密封環3之間形成的迷宮間隙部位繼續外泄的可能。軸承座6外端部的徑向凸緣6-2和環形集液槽6-3的作用是，收集齒輪箱外部的雨雪水或清洗液等並使之沿環形集液槽6-3流下，避免其直接流入齒輪箱密封結構內部；少量通過軸承座6與密封環3之間的第二徑向間隙密封4進入密封結構內部的雜物或液體進入第二環形密封腔5後，由於密封環3的旋轉，使雜物或液體匯聚到第二環形密封腔5底部，並通過其底部的通孔6-1排到齒輪箱外部。同時，為防止進入第二環形密封腔5的雜物進一步進入第一環形密封腔7和第二環形密封腔5之間貫通部位的迷宮密封結構中，軸承座第二密封凸緣6-9伸入密封環3的第二密封槽3-5中並形成徑向小間隙密封和迷宮密封結構，有效防止進入第二環形密封腔5的雜物進一步進入密封結構內部並造成齒輪箱內的潤滑油污染。
榮譽表彰
2013年，《城軌車輛齒輪箱密封結構》獲得第八屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
