一种坡度适应油量调节装置及齿轮箱的制作方法

1.本发明涉及一种坡度适应油量调节装置及齿轮箱，属于轨道交通车辆技术领域。


背景技术：

2.齿轮箱是轨道车辆上走行部的重要组成部分，其运行的好坏对车辆的安全性至关重要。目前齿轮箱主要采用飞溅式油润滑方式，通过大齿轮旋转带动润滑油，飞溅到各个润滑部位。要保证齿轮箱正常润滑，需要齿轮箱油池有足够的润滑油，使得大齿轮一直浸没在润滑油油面下，但过多的润滑油会增加齿轮运转时的阻力，增加能量损耗，提高工作温度。此外过多的润滑油还会增加渗漏油的风险，影响齿轮箱正常安全运行。
3.轨道交通齿轮箱的油量可以通过油量调节装置进行调节，在保证齿轮箱有足够润滑油的前提下，工作时减少大齿轮搅拌油量，降低运转阻力。不过目前的油量调节装置主要是通过温敏弹簧，感应油池润滑油温度，判断齿轮箱工作情况，进而调节工作油池油量，比如专利文献1(公开号为cn106594252a)所公开的用于轨道交通车辆齿轮箱中的油量调节装置。
4.目前随之轨道交通高速发展，其运行线路也呈现多样化，有些线路坡度大，特别是齿轨车辆，多运行在山区旅游超大坡道线路上，需满足坡度在250
‰
以下的运行要求。在大坡道上，齿轮箱内润滑条件变得更为复杂，甚至出现润滑油油面s在大齿轮之下的情况，如图1所示，导致齿轮箱无法正常润滑。在传统齿轮箱上，为解决该问题，需横向加大齿轮箱油池，并增加齿轮箱油量，但有时不存在横向加大齿轮箱油池的空间，并且过多的润滑油量会增加在水平线路上齿轮运转润滑油阻力，增加能量损耗。同时过多润滑油会加大齿轮箱泄漏风险，影响齿轮箱正常安全运行。然而，目前还没有一种适应大坡道，通过坡度调节工作油池润滑油油量，使得齿轮箱在大坡道上正常高效运行的油量调节装置。


技术实现要素：

5.为了使得齿轮箱的油量自适应坡道的变化，确保轨道车辆在坡道上行驶时大齿轮始终浸没在润滑油油面下，本发明提供一种坡度适应油量调节装置及齿轮箱，具体技术方案如下。
6.一种坡度适应油量调节装置，其特征在于，包括外壳和位于所述外壳内的弹簧和活塞；所述外壳的侧壁上设置有两个通孔，所述活塞与所述外壳的内孔相配合；所述弹簧的一端与所述活塞连接，另一端与所述外壳连接；所述外壳的轴向方向和所述弹簧的施力方向相互平行；当所述外壳的轴向方向与水平方向具有第一夹角时，所述活塞在所述外壳内处于静止状态且没有封堵所述两个通孔；当所述外壳的轴向方向与水平方向具有第二夹角时，所述活塞移动至封堵所述两个通孔中的至少一个的位置。
7.采用上述的技术方案，将坡度适应油量调节装置安装在齿轮箱的储油池和工作油池之间的油路通道中，当外壳的轴向方向与水平方向呈第一夹角时(此时轨道车辆处于水平行驶状态)，也就是活塞在弹簧、重力、摩擦力(或抵接力)等的作用下处于平衡状态，储油
池和工作油池处于连通状态，储油池中的油可以经由油路通道、外壳的两个通孔进入到工作油池中，反之亦然。当所述外壳的轴向方向与水平方向具有第二夹角时(此时轨道车辆处于坡道行驶状态)，活塞的平衡状态被打破，活塞在重力的作用下克服摩擦力和弹簧的拉力移动到封堵至少一个通孔的位置，此时储油池和工作油池处于不连通状态，能够避免工作油池中的油倒流至储油池中，确保工作油池有足够的油浸没齿轮箱的大齿轮。当外壳的轴向方向与水平方向之间的夹角从第一夹角逐渐变化到第二夹角的过程中，油路通道会被变小。
8.进一步地，所述外壳包括底座、侧壁和端盖，所述底座和端盖位于所述侧壁的两端，所述侧壁呈圆筒状；所述弹簧连接在所述活塞和所述底座之间。
9.进一步地，所述坡度适应油量调节装置还包括有导柱，所述导柱的一端连接于所述底座，另一端伸出所述端盖，所述导柱的另一端通过第一螺母将所述端盖固定在所述侧壁上；所述导柱贯穿所述活塞。导柱不仅能够对活塞起到导向作用，确保活塞滑动过程中的稳定性；同时，导柱的设置使得端盖的安装更加简单可靠。
10.进一步地，所述活塞还具有配重容纳腔，所述配重容纳腔朝向所述端盖敞开，所述配重容纳腔呈圆环状，所述配重容纳腔内设置有圆环形配重块，所述活塞靠近所述端盖的一端设置有第二螺母，所述第二螺母用于将所述圆环形配重块固定在所述配重容纳腔中。通过设置不同重量的圆环形配重块，可以改变油路通道调节和关闭的坡度的限值(即第二夹角)，以适应不同的齿轮箱结构和线路情况。而且通过设置导柱、第一螺母和第二螺母，使得圆环形配重块的安装和拆卸十分便捷。
11.进一步地，所述底座上还设置有止挡，当所述外壳的轴向方向与水平方向具有第一夹角时，所述活塞在弹簧的作用下抵接于所述止挡。止挡的设置，有利于减小整个坡度适应油量调节装置轴向方向上的长度。优选地，所述止挡为圆筒状。
12.进一步地，所述弹簧包括两个，两个弹簧分别设置在所述止挡的内外两侧。设置两个弹簧有利于更稳定地移动活塞。
13.基于同一发明构思，本发明还涉及一种齿轮箱，其特征在于：包括工作油池、储油池和上述的坡度适应油量调节装置；所述工作油池位于齿轮箱大齿轮所在的腔室中，所述工作油池和储油池通过油路通道连通，所述坡度适应油量调节装置用于控制所述油路通道的连通或闭合，所述坡度适应油量调节装置的通孔与所述油路通道连通。
14.进一步地，所述腔室中对应于齿轮箱的大轴轴承上方设置有第一集油槽，所述腔室中对应于齿轮箱的小轴轴承上方设置有第二集油槽，所述第一集油槽上方还设置有飞油挡板，通过飞油挡板阻挡的油能够滴落到所述第一集油槽中。采用这种设置，有利于加强集油槽的集油效果。
15.进一步的，所述储油池位于齿轮箱的小轴轴承的下方，所述储油池和小轴轴承之间还设置有导油槽，所述导油槽用于将油引导流向工作油池。
16.本发明相比于现有技术具有以下有益效果。
17.1、在齿轮箱的总油量一定的情况下，分两个油池储存，减少工作油池油量，降低了齿轮运转润滑油阻力；工作油池采用仿圆设计，提高各个工况下润滑油飞溅润滑效果。
18.2)通过油量调节装置，可保证在大坡道工况下工作油池润滑油浸没大齿轮，确保在大坡道上齿轮箱正常飞溅润滑。
19.3)通过集油槽和飞油挡板的设计，加强传动轴承的润滑效果。
附图说明
20.图1是现有齿轮箱在大坡度上运行的状态；
21.图2是本发明的齿轮箱的剖视图；
22.图3是图2中的a-a剖视图；
23.图4是本发明的坡度适应油量调节装置的示意图；
24.图5是图4中的a-a剖视图；
25.图6是本发明的坡度适应油量调节装置的大斜坡上运行时的示意图；
26.图7是本发明的齿轮箱在斜坡上的油面示意图；
27.图8是本发明的齿轮箱在斜坡上的润滑油飞溅示意图。
28.图中：工作油池1、储油池2、坡度适应油量调节装置3、大齿轮4、油路通道5、腔室6、大轴轴承7、第一集油槽8、小轴轴承9、第二集油槽10、飞油挡板11、导油槽12、外壳3.1、底座3.1.1、侧壁3.1.2、端盖3.1.3、弹簧3.2、活塞3.3、配重容纳腔3.3.1、通孔3.4、导柱3.5、第一螺母3.6、圆环形配重块3.7、第二螺母3.8、止挡3.9。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
30.参见图2-3，齿轮箱包括工作油池1、储油池2和坡度适应油量调节装置3；工作油池1位于齿轮箱大齿轮4所在的腔室6中，工作油池1采用仿圆式设计，工作油池1和储油池2通过油路通道5连通，坡度适应油量调节装置3用于控制油路通道5的连通或闭合。
31.腔室6中对应于齿轮箱的大轴轴承7上方设置有第一集油槽8，腔室6中对应于齿轮箱的小轴轴承9上方设置有第二集油槽10，第一集油槽8上方还设置有飞油挡板11，通过飞油挡板11阻挡的油能够滴落到第一集油槽8中。储油池2位于齿轮箱的小轴轴承9的下方，储油池2和小轴轴承9之间还设置有导油槽12，导油槽12用于将油引导流向工作油池1。大齿轮旋转时，将工作油池1中的润滑油甩出，润滑油飞溅到第一集油槽8、第二集油槽10以及飞油挡板11上，润滑油的运动方向大致如附图8中的箭头所示。
32.参见图2-5，坡度适应油量调节装置3包括外壳3.1和位于外壳3.1内的弹簧3.2和活塞3.3；外壳3.1外壳包括底座3.1.1、侧壁3.1.2和端盖3.1.3，底座3.1.1和端盖3.1.3位于侧壁3.1.2的两端，优选侧壁2.1.2呈圆筒状，底座3.1.1可以设置安装孔(未图示)，以便于坡度适应油量调节装置3的安装固定；侧壁3.1.2上设置有两个通孔3.4，通孔3.4与油路通道5连通。活塞3.2与外壳3.1的内孔相配合；弹簧3.2的一端与活塞3.3连接，另一端与底座3.1.1连接；外壳3.1的轴向方向和弹簧3.2的施力方向相互平行。
33.坡度适应油量调节装置3还包括有导柱3.5，导柱3.5的一端连接于底座3.1.1，另一端伸出端盖3.1.3，导柱3.5的另一端通过第一螺母3.6将端盖3.1.3固定在侧壁3.1.2上；导柱3.5贯穿活塞3.3。
34.活塞3.3还具有配重容纳腔3.3.1，配重容纳腔3.3.1朝向端盖3.1.3敞开，配重容纳腔3.3.1呈圆环状，配重容纳腔3.3.1内设置有圆环形配重块3.7，活塞3.3靠近端盖3.1.3的一端设置有第二螺母3.8，第二螺母3.8用于将圆环形配重块3.7固定在配重容纳腔3.3.1
中。
35.底座3.1.1上还设置有止挡3.9，优选地，止挡3.9为圆筒状。优选地，弹簧3.2包括两个，两个弹簧3.2分别设置在止挡3.9的内外两侧。
36.参见图2、图6-8，当轨道车辆行驶在水平行驶时(即外壳的轴向方向与水平方向呈第一夹角为0
°
)，弹簧3.2产生拉力f使得活塞3.3紧贴止挡3.9，活塞3.9在外壳3.1内处于静止状态且没有封堵两个通孔3.4，油路通道5保持畅通；当轨道车辆爬坡时，如图6所示，底座3.1.1在上，端盖3.1.3在下，活塞3.3、圆环形配重块3.7和第二螺母3.8组成的整体重力为g。活塞3.3受到的摩擦力为f，且f＝μ
·g·
cosθ，由于表面状态和润滑油的影响，μ的值非常小，活塞受到的摩擦力f比较小。随着θ的增大，g
·
sinθ不断增大，当θ超过限值θ1时，g
·
sinθ》f f时，活塞3.3会向下滑动，通孔3.4会被逐渐封堵，减小油路通道5，同时弹簧的拉力会变为f1，达到新的平衡g
·
sinθ＝μ
·g·
cosθ f1。当θ增加到达限值θ2及以上时(即外壳的轴向方向与水平方向呈第二夹角)，活塞3.3将完全关至少一个通孔3.4，使得油路通道5闭合，阻断了工作油池1和储油池2之间的润滑油流通。
37.在轨道车辆上坡时，工作油池1和储油池2之间的油路通道5被阻断，以保证工作油池1中具有足够的润滑油能润滑大齿轮4，齿轮箱正常飞溅润滑。
38.坡度适应油量调节装置中活塞3.3、圆环形配重块3.7和第二螺母3.8组成的整体重力g可通过改变圆环形配重块3.7的重量进行改变，从而改变油路通道5调节和关闭的坡度的限值θ1和θ2，以适应不同的齿轮箱结构和线路情况。
39.需要说明的是上述实施例中的轨道车辆水平行驶时，外壳的轴向方向与水平方向的第一夹角为0
°
，但是本领域技术人员可以理解的是：根据坡度适应油量调节装置3的安装位置的不同，第一夹角可以也不为0
°
。
40.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。