高速齿轮箱迷宫密封泄漏量正交仿真试验优化

以某型号高速动车组传动齿轮箱大齿轮电机端的迷宫密封结构为研究对象,运用Fluent建立带有扩散空腔的迷宫密封二维轴对称有旋流动模型,对迷宫密封泄漏量进行模拟仿真,指出现有结构存在密封间隙略大、齿顶角度较大、空腔深度较浅的不足。采用Design-expert 8.0软件设计仿真方案,通过分析密封间隙、齿形角度、密封齿数、密封空腔深度及传动轴转速对迷宫密封泄漏量的影响,得到一组使泄漏量最低的最优参数。结果表明:单因素对迷宫密封泄漏量影响的强弱顺序依次为密封间隙、空腔深度、齿数、角度,转速对泄漏量几乎没有影响;交互作用影响因素中,密封间隙和空腔深度对泄漏量影响大于密封间隙和齿数。通过重新建模仿真验证了利用Design-Expert 8.0软件设计迷宫密封泄漏量仿真试验方案和进行迷宫密封参数优化是可行的。     

基于Fluent的高速动车组齿轮箱迷宫密封数值模拟

以设计的某高速动车组齿轮箱迷宫密封为研究对象,利用Fluent软件对迷宫密封内部流场进行数值模拟,得出了迷宫密封内部流场的压力、速度、速度矢量以及湍流分布云图,分析了齿轮箱迷宫密封的密封机理与过程。结果表明,流体流经密封间隙时是加速降压过程,但压力降低很少,流体流出密封间隙进入空腔时是等压增阻过程,进入空腔后,腔体中心的湍流度最大、压力最小,随着距腔体中心的距离增大,速度递增,压力也递增。分析了齿轮箱在3种典型工况中形成的不同压比下的迷宫密封内部流场分布特性,表明泄漏量随着进出口压比的增加而增加,且压比与泄漏量之间成非线性关系。仿真结果可作为齿轮箱迷宫密封设计的参考依据。     

高速动车组齿轮箱径向迷宫密封的数值研究

对高速动车组齿轮箱径向密封的几何结构进行分析,利用Fluent软件仿真计算径向迷宫密封的内部流场和泄漏量,研究径向迷宫的密封机制,分析密封齿相对啮合深度(啮合深度与齿高的比值)对密封性能的影响,对比研究不同密封齿结构下迷宫泄漏量的变化规律。研究结果表明:当相对齿啮合深度为0.1~0.6时,随着啮合深度的增加,迷宫透气效应增强,泄漏率增加,相对齿啮合深度为0.6时存在流体介质高速通道,密封性能最差,而相对啮合深度为0.1时径向迷宫的密封性能最佳;径向迷宫的密封性能随着密封齿夹角和齿顶长度的增大而减弱,工程应用中可以通过减小密封齿夹角和齿顶长度进行齿形锐化,密封齿存在最小夹角。     

高速齿轮箱的润滑与密封

齿轮传动是工业中应用较多的一种结构形式.根据不同的工况,齿轮传动的类型各不相同,齿轮箱体的结构,润滑和密封方法也不相同.     

高速列车齿轮箱新型密封结构流体动力学分析

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。     

基于瞬态有限元的齿轮箱迷宫密封泄漏研究

针对某高速列车齿轮箱迷宫密封的润滑油泄漏问题,基于ANSA软件建立齿轮箱及迷宫密封结构的有限元模型,并采用FLUENT软件对其进行多相流瞬态仿真分析,研究迷宫密封结构的相对啮合深度、节流齿厚、径向间隙、回油孔直径及个数、齿与台阶距离、齿宽、密封间隙对润滑油泄漏量的影响。结果表明：当相对啮合深度大于0.5时,润滑油泄漏量与相对啮合深度呈负相关;润滑油泄漏量与节流齿厚、回油孔直径、回油孔数量呈负相关;润滑油泄漏量与径向间隙、齿宽、齿与台阶距离、密封间隙呈正相关。根据研究结果对迷宫密封结构进行改进,改进后的迷宫密封结构润滑油泄漏量降低为原始泄漏量的3.6%。     

高速齿轮箱用机械密封试验研究

该文通过模拟高速齿轮箱的喷油润滑工况,采用试验的方法研究机械密封在高速齿轮箱轴端密封领域应用的可能性.试验表明:在低速工况时,端面无织构的机械密封具有良好密封性能,但不适用于高速工况;上游泵送螺旋槽机械密封无论在低速和高速工况下,都具有良好的密封性能.通过对比密封端面有槽与无槽时端面的温度,发现端面带有上游泵送螺旋槽的...     

迷宫密封在风电齿轮箱中的应用分析

介绍了迷宫密封结构特点及机理,分析了风电齿轮箱高速端的迷宫密封的影响因素及结构设计,并根据实际应用情况对其进行了优化。     

高速动车组齿轮箱润滑油PQ监测方法的研究

随机采集25列CRH1型动车组齿轮箱润滑油的1003个PQ检测样本数据,研究CRH1型车齿轮箱油PQ值的分布规律,利用概率数理统计数学方法,计算、建立PQ监测参考阈值。将PQ检测技术应用于高铁动车组齿轮箱磨损监测的初步实践表明,利用参数估计的概率统计数学方法,在大样本基础上生成理论监测阈值的方法是可行的,可为动车组安全运用和状态维修提供参考依据。     

涡旋压缩机的径向迷宫密封研究*

针对涡旋压缩机径向密封难以实现的难题,提出一种径向迷宫密封。用几何学和热力学方法证明基圆渐开线型涡旋压缩机径向光滑间隙密封中的泄漏气速达到声速,分析径向光滑间隙密封中泄漏气体的热力变化过程,根据临界截面上气体的气动热力特性,推导出考虑边界层摩擦损失的径向光滑间隙密封泄漏量的算法,根据能量方程和连续性方程,推导出判定径向迷宫密封中泄漏气速是否达到声速的判别式和径向迷宫密封泄漏量的算法。计算和实测两种密封在一系列相邻压缩腔压差对应下的泄漏量。理论计算和试验对比表明,给出的两种密封泄漏量的算法正确;径向光滑间隙密封和径向迷宫密封的泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大;径向迷宫密封的直通效应随着相邻压缩腔压差的增大而更加明显;径向迷宫密封泄漏量实测值约为径向光滑间隙密封泄漏量实测值的79%,说明径向迷宫密封的密封性能优于径向光滑间隙密封的密封性能。     

高速列车齿轮箱迷宫密封性能分析优化

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。     

径向迷宫密封泄漏特性的数值预报

基于迷宫密封内部流场的数值模拟,提出了一种径向迷宫密封泄漏特性的数值预报模型,并对一种径向锯齿型迷宫密封的泄漏特性进行了实例预报,预报结果与实验结果吻合较好.     

结构变形对高速齿轮箱直通式迷宫密封性能的影响分析

 为了分析高速列车齿轮箱转子旋转造成的离心变形和热膨胀变形对迷宫密封性能的影响,建立齿轮箱直通式迷宫密封计算模型,在研究离心变形和热膨胀变形造成密封系统转子结构变形的基础上,基于Euler-Euler两相流模型,给出结构变形与泄漏量的关系曲线。研究结果表明：转子旋转离心变形和热膨胀变形减小了迷宫密封间隙,热膨胀变形高于转子旋转离心变形一个量级;工程应用中,低转速小半径转子结构可以忽略离心变形,但需要考虑转子的热膨胀变形。     

动车组齿轮箱油中含硫添加剂损失的试验研究

针对高铁动车组牵引系统中齿轮箱润滑油中硫元素损失较快的问题,通过极压作用下含硫添加剂损失试验和高温状态下含硫添加剂损失试验,得到不同负载和温度作用下润滑油添加剂的作用情况,分析润滑油添添加剂的损失原因。结果表明:齿轮油中的含硫极压剂主要成分为多硫化物,且以二硫化物和三硫化物为主,随着压力的增大,多硫化物会附着在摩擦副表面形成滑动层从而降低摩擦因数,多硫化物形成的滑动层比较稳定,不容易损耗;润滑油使用过程中,极压剂中硫被消耗,一部分附着在齿轮表面,一部分生成气体排出,当齿轮箱内温度升高到90℃以上时,硫的消耗会更快。     

高温镶装式浮环密封的径向间隙研究

径向间隙对浮环密封性能至关重要,径向间隙过大导致泄漏量超标,径向间隙过小导致高温条件下浮环与转轴碰磨而失效。利用ANSYS Workbench分析软件,建立镶装式浮环密封数值计算模型,分析操作参数、结构和材料对径向间隙的变化规律。结果表明:镶装式浮环较之整体石墨浮环,更加有利于调整浮环密封的径向间隙;镶装式浮环密封的过盈量对径向间隙影响较小,但过盈量可以影响镶装环和石墨环的脱镶温度;选择较大线膨胀系数的镶装环和较小弹性模量的石墨环可以有效避免转轴与浮环碰磨。     

风电齿轮箱迷宫密封泄漏量分析及结构优化设计

为了分析某风电齿轮箱内迷宫密封各参数对泄漏量的影响,利用数值模拟和构建代理模型对迷宫密封的泄漏行为开展了研究。首先,根据风电齿轮箱三维实体模型构建了其迷宫密封三维流场模型;然后,基于FLUENT软件,通过单一变量法研究了迷宫密封泄漏量随进出口压力比、润滑液动力黏度、高速轴与低速轴的转速和迷宫密封的密封齿间隙的变化规律;最后,构建了径向基神经网络(RBF)代理模型,在该代理模型的基础上,在影响迷宫密封性能的因素中,选取了密封间隙、密封腔体高度和密封腔体宽度三个结构参数作为设计变量,以迷宫密封的最小泄漏量和出口最大速度为优化目标,使用非劣分层遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得了最优解。研究结果表明：迷宫密封泄漏量受两个转轴的转速影响很小;泄漏量与进出口压力比、密封间隙成正比,而与润滑油动力黏度成反比;求得最优解对应的参数所对应泄漏量减小了47%,出口最大速度降低了36%,数值模拟与优化理论计算结果一致。该结果可为研究迷宫密封泄漏量的影响特性提供理论依据。     

锯齿型径向迷宫密封机理研究

采用模型实验和数值模拟的方法，对锯齿型径向迷宫密封的密封机理进行了研究，结果表明，节流间隙中的射流偏转和流束收缩，可以有效地降低间隙的实际通流面积，提高密封性能，从而可以用节流间隙中的射流偏转来取代微小的节流间隙，实现在较大的节流间隙下的良好密封。     

高速动车组驱动齿轮箱的约束模态分析与结构改进

以某高速动车组驱动齿轮箱为研究对象,采用APDL语言建立齿轮箱约束模态分析参数化模型,应用弹簧单元模拟轴与箱体之间的结合面,通过有限元分析得到齿轮箱前4阶约束模态振型及其固有频率;运用Sobol局部灵敏度分析方法,确定影响齿轮箱固有频率的关键结构参数,分析关键结构参数对固有频率的影响规律;在此基础上,对关键结构的尺寸参...