关于机车磁流体密封齿轮箱技术的研究

常建和 马全军 屈波

摘要：随着国家经济的快速发展，国内外真空设备发展飞速。在密封装置上，传统的密封技术已经不能满足工业发展的要求，所以出现了新型的密封技术就是磁流体密封技术，因为磁流体密封齿轮箱技术能提高产品的质量和效果，节省了很多的费用。本文就机车齿轮箱的定义，构造理念，功能和特点以及出现的故障，磁流体的概念，制作方法，实际应用，动态密封的相关知识来展开分析与了解。

【关键词】机车齿轮箱，磁流体，动态密封

1.机车齿轮箱

1.1机车齿轮箱的定义

当前，电力机车驱动是通过电机传动，与电机轴相连接的小齿轮带动大齿轮传动来实现机车运行，在这个过程中，齿轮啮合所需要的润滑，是通过大齿轮传送，将齿轮箱底部的润滑油带上来实现的，而齿轮箱既是齿轮的防护罩，又是润滑油的承载体装置。

1.2齿轮箱的构造理念

虽然齿轮箱有很多的类型但是组成齿轮箱的基本构造是不变的。还是由箱体，轴系零件，附属零件三部分来组成。

1.2.1箱体的构造。箱体首先就是用来支撑和固定轴系零件，为了提高传动件轴线间组合的精确度，二者结合用的轴孔必须要有加工精度。为了能更好的支撑轴系零件，因此箱体要有强度和相应的硬度，所以在箱体上加入了筋板。再者，箱体一般是剖分式的，剖线在轴线所在的水平面上，便于拆卸和加工。

1.2.2轴系零件。轴系零件就是用来固定各种零件的轴系。有普通零件，齿轮，轴，挡油环等与轴承端盖做轴向固定。轴承端盖与箱体座孔外端面之间有垫片，用来调整轴承游隙，保证轴承的正常运作。

1.2.3附属零件。为了能更好的检查润滑油使用情况并且方便的添加润滑油，所以在箱体液位起落的位置设置了观察油表。观察油表是有螺栓固定在箱体并且在它的下方有垫有纸质密封垫片的园形的盖板。顶部有两个通气器是为了平衡箱体内的气流，避免箱体内的气压不会因为齿轮箱的转动而升温，从而增加箱体的密封性。观察油表指示器用来提示齿轮箱内的油量的多少，便于及时补充润滑油。起吊装置在箱体上有两个吊耳，箱座上有两个吊钩，方便来回的搬运。

1.3机车齿轮箱的功能及特点

功能：因为机车齿轮箱不同于变速齿轮箱，所以齿轮箱最重要的一个作用就是齿轮箱既是齿轮的护罩，又是润滑油的承载体装置。在机车电机小齿轮转轴运行过程中会带动轮对的大齿轮运作，通过其带动附属的轴轮就可以实现。

特点：因为齿轮箱的基本构造是一样的，所以齿轮箱可以按照客户的要求来设计。有多种的安装方式，例如，卧式，立式，扭力臂式。由电机连接法兰，轴输入，输出则有实心轴和空心轴。齿轮均采用比较现今的磨齿技术。

1.4机车齿轮箱中常见的故障

机车齿轮中常见的故障主要出现在齿轮上。有齿轮的裂纹，齿轮的内应力变形，齿轮的磨损，齿轮箱安装等等，这些问题可能是有杂物出现，安装过程中出现的失误，接触不良，润滑油过少引起的。还有一些轴，箱体的故障也会出现，但出现的概率小于齿轮。总之，这些问题都会影响到机车齿轮的正常运行。

2.磁流体技术

2.1磁流体的定义及制作方法

磁流体，顾名思义就是既具有液体的流动性，又具有固体的磁性，因此会具有一些特殊的磁，电，光等现象。是由纳米磁性颗粒，基液，和表面活性剂构成的。是由纳米磁性颗粒包围着表面活性剂均匀分布在基液之间形成的一种匀和不变的胶体溶液。是新兴的一种具有功能性的材料。通常磁流体的制作方法有五种，分别是研磨法。将组成磁流体的三种材料放在一起进行研磨，再分离出较大的颗粒就能得到磁流体。解胶法。由铁盐或亚铁盐在化学反应过程中产生四氧化三铁或γ三氧化二铁，然后加入分散剂和基液，再加搅拌，将磁性颗粒分离出来，再加热将胶体与溶液分开即可得到磁流体。放电法。蒸着法。热分解法。例如，将Ni，Co放入有机溶剂芳香烃中，然后加热分解出游离的金属，然后再溶液中加入分散剂后分离，融入载液中就能得到磁流体。

2.2磁流体的研究方向

想要研究关于磁流体的内容，必须要学会磁流体力学的知识。利用磁流体力学的方程组的知识来解决两个方面的问题。第一，导电流体对磁场的影响，第二，流体固定，研究流体电阻对磁场的作用。在研究导电流体对磁场的作用是可以利用磁流体具有的特殊磁性也就是磁场力来展开分析。这种问题是在磁流体静力学的研究范围内的。在太阳黑子的平衡，星际间无用力场等问题中扮演着重要的作用。

2.3磁流体的实际应用

磁流体的应用主要集中在三个方面。分别是天体物理，受控热核反应，工业。磁流体发电技术是利用等离子体替代发动机中的转子，节省其余部件。例如，太阳磁场的性质和起源。在飞机飞入大气层时，空气等物质会对飞机进行摩擦使得飞机受热分离成为等离子体，所以可以利用磁场对飞行器进行控制，但是磁场的装置不能过于沉重，否则不能实现。磁流体发电是一种新型的发电方式。以前是风力发电，火力发电，潮汐发电。这种新型的发电方式能节省更多的资源。因为它利用的是当带有磁流体的等电子体穿过磁场时，依照电磁感应定律由磁场线切割产生电，只要在磁流体通过的通道上安装上电极和外部负荷连接就可以产生电。

3.动态密封技术

3.1动态密封技术的定义

动态密封是机器或设备中的相对阀杆之间的密封，为了不让阀内的介质跟随着阀杆的运动而导致泄露。动态密封往往分为两类。一类是往复式动态密封，另一种是旋转式动态密封。而且往复式动态密封又包括成型填料，填料函密封，胀圈式密封三种。而机车齿轮箱动密封属于第二类旋转动态密封，由高速运转的车轴（Ф400mm）与相对静止的齿轮箱中领圈的动态密封。

3.2动态密封技术的原理

动态密封技术主要是阀门动密封，以填料函为主要方式。而填料函包括两种的基本形式。压盖式，又能细分出好多不同的规格，是应用最广的形式。压紧螺母式，一般用于比较小的阀门，规格较小，用的范围就自然而然地小。填料函是用所要填的物料充分的与阀杆进行直接接触，来制止介质的泄露。一般的填料有石棉盘根，具有良好的耐高温和耐腐蚀的特性。聚四氟乙烯编织盘根，与石棉盘根的主要区别就是能用于极冷的介质之中。橡胶o形圈，容易受到温度的限制。塑料成型填料，能制作成各种形式的形状。而磁流体密封属于新兴的密封技术，是利用磁流体对磁场的响的特性，在机车车轴与齿轮箱中领圈间密封处设计磁场， 磁场的N、S两个极与车轴接通以后形成回路，因磁流体的导磁性被磁场吸附而包围车轴，只要磁场不失去，磁流体就会包裹在车轴与齿轮箱中领圈的间隙上，达到密封的效果。这就形成了密封的作用。

4.磁流體密封齿轮箱的特点

一般传统机车齿轮箱利用的是毛毡条，而且毛毡条容易老化加之本身的毛细作用，易磨损，如果受到的外部压力超过了齿轮箱所能承受的范围或者温度的升高与降低会都会严重造成齿轮油的泄露，不利于机车的正常运行，需要经常维修，更重要的是更换毛毡条的成本比较高，按照工序需要作大手续，必须先扣车再架修，整个车体与转向架分离，齿轮箱开箱处理，耗费人工与大量成本，减低齿轮箱产品使用寿命，并造成环境污染。然而，磁流体密封技术却避开了这些缺点。密封效果良好，承受的压力比之前的大，成本不高，更重要的是不会受到外界的影响，例如老化，特别是磨损和升温的变化等等。所以磁流体密封齿轮箱技术是值得大力推广的一项密封技术。

5.结束语

磁流体密封齿轮箱技术作为新兴的密封技术已经在密封行业取得了相应的成果，而且磁流体密封技术的发展推动了磁流体的应用。但是磁流体还需要提高自身的密封能力以及密封的牢固性，磁流体的应用局面，要不断地加以改进，不断地进步，才能保持其新兴密封技术地位与纵深发展。

【参考文献】

[1]苏航.机械法制备锰锌铁氧体磁流体的研究[D].昆明理工大学，2017.

[2]吕慧聪.大型汽轮发电机转子窜动量问题分析[J].中国设备工程，2019（14）：78-80.