高速動車組甩油環密封泄漏特性研究

李 森 王本濤 王起梁

(中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213000)

迷宮密封作為旋轉機械領域的關鍵部件，在工業生產中發揮著重要作用。高速動車組齒輪箱一般采用迷宮密封結構，但由于齒輪箱內部流場復雜，壓力波動大，同時伴隨氣液兩相流動過程，密封系統存在失效風險。尤其是隨著軸端轉速的增加，箱體平衡溫度快速上升，內部壓力增加，可能在軸端出現竄油、漏油等現象，嚴重影響齒輪箱運行安全。因此，有效控制迷宮密封高低壓過渡區域的泄漏流動，提升設備運行的安全性十分重要。

最初對于迷宮密封的研究主要采用基于熱力學分析和試驗修正相結合的方法估算密封系統的泄漏量[1]。但由于理論模型未考慮泄漏流動效應，導致這些公式的計算結果偏差較大。隨著計算流體力學的發展，研究者對于迷宮密封系統的分析逐漸深入。其中，Rhode等[2]采用有限元法對迷宮密封進行了系統分析，指出密封齒數和密封間隙對密封效率影響較大，密封齒厚影響較小，而旋轉軸的摩擦損耗提升了密封效率； Childs等[3]通過對比研究轉子(TOR)/靜子(TOS)上布置密封齒對迷宮密封系統泄漏特性的影響，指出TOS的泄漏量比TOR增大約5%～10%。除了結構尺寸的影響，Witting等[4]的試驗指出，隨著密封入口馬赫數和雷諾數的增加，密封效率也將得到提升。

綜合已有關于迷宮密封系統的研究，已有文獻中的不足主要體現在以下兩方面：(1)關于迷宮密封的研究都是以空氣為工質，而工業生產中常見的以潤滑密封為主導的兩相流動研究極少涉及。……