Analysis of splash lubrication cooling characteristics in urban rail transit train gearbox

YANG Linjie; ZHANG Bohan; CHEN Huixiao; SI Haonan; SHI Lubing

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Analysis of splash lubrication cooling characteristics in urban rail transit train gearbox

更新时间：2026-05-12

- Analysis of splash lubrication cooling characteristics in urban rail transit train gearbox
- Journal of Mechanical Transmission Pages: 1-9(2026)
- 作者机构：
  
  1.郑机所（郑州）传动科技有限公司，郑州 450001］
  2.苏州舜云工程软件有限公司，苏州 215100
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： TH132.41
- Received：17 September 2025，
  
  Revised：2025-11-28，
  
  Online First：12 May 2026，
- 稿件说明：
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杨林杰，张博晗，陈慧潇，等.城轨列车齿轮箱飞溅润滑冷却特性研究［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-9.

YANG Linjie，ZHANG Bohan，CHEN Huixiao，et al.Analysis of splash lubrication cooling characteristics in urban rail transit train gearbox［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-9.
杨林杰，张博晗，陈慧潇，等.城轨列车齿轮箱飞溅润滑冷却特性研究［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-9. DOI：

YANG Linjie，ZHANG Bohan，CHEN Huixiao，et al.Analysis of splash lubrication cooling characteristics in urban rail transit train gearbox［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-9. DOI：

摘要

目的

城轨列车齿轮驱动装置采用飞溅润滑方式。为研究飞溅润滑模式下润滑冷却特性对齿轮箱传动效率与服役寿命的影响规律，揭示其耦合作用机制，满足传动系统的工程应用发展需求。

方法

首先，基于改进的移动粒子半隐式法构建齿轮箱飞溅润滑流场仿真模型，引入2阶最小二乘模型提升计算精度；其次，结合热网络法与有限元法建立齿轮箱热-流耦合温度场仿真模型，重点研究齿轮箱输入转速和初始油位高度对齿轮搅油功率及系统润滑冷却特性的影响规律，并通过试验验证了该齿轮箱温度场仿真预测模型的准确性。

结果

结果表明，搅油功率损失随着转速的增加呈指数倍增大；齿轮箱对流换热系数随着油位的升高不断增大，对流换热系数越大，系统冷却特性越好；齿轮箱在转速1 900 r/min、中油位（低速轮轴线以下262 mm）工况下齿轮及轴承温升最小；齿轮箱轴承与油池温度仿真值与试验值变化趋势一致且相对误差小于8%。研究为城轨列车齿轮箱的设计优化提供了理论依据，对保障地铁安全运行具有重要的工程价值。

Abstract

Objective

The gear drive device of urban rail trains adopts splash lubrication method. To study the influence of lubrication and cooling characteristics on the transmission efficiency and service life of gearboxes under splash lubrication mode

reveal its coupling mechanism

and meet the engineering application development needs of transmission systems.

Methods

Firstly

based on the improved semi implicit method of moving particles

a simulation model of the splash lubrication flow field in the gearbox was constructed

and a second-order least squares model was introduced to improve the calculation accuracy; Secondly

a thermal flow coupled temperature field simulation model of the gearbox was established by combining the thermal network method and finite element method. The focus was on studying the influence of the input speed and initial oil level height of the gearbox on the oil stirring power and system lubrication and cooling characteristics. The accuracy of the temperature field simulation prediction model of the gearbox was verified through tests.

Results

Results indicate: oil churning power loss increases exponentially with rotational speed; the gearbox convective heat transfer coefficient continuously increases with rising oil level

the larger the convective heat transfer coefficient

improving system cooling performance; minimal temperature rise in gears and bearings occurs at 1 900 r/min with medium oil level (262 mm below low-speed wheel centerline); simulated bearing and oil sump temperatures align with test data

with relative error below 8%. This research provides theoretical foundations for optimizing urban rail train gearbox design

offering significant engineering value for ensuring subway operational safety.

关键词

Keywords

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