旋壓密封式制動缸低溫性能試驗失效分析

劉偉

摘 要：本文闡述了旋壓密封式制動缸在低溫的環(huán)境下失效的主要影響因素（y型密封圈、潤滑脂、活塞、制動缸缸體等）。

關(guān)鍵詞：旋壓密封式制動缸、低溫性能試驗、密封、影響因素。

1.前言

隨著火車整車對制動系統(tǒng)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性的要求越來越嚴(yán)格，旋壓密封式制動缸作為制動系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，其重要性不言而喻。旋壓密封式制動缸是采用旋壓生產(chǎn)工藝，通過壓型旋制而成，具有重量輕、內(nèi)表面粗糙度低、使用壽命長等優(yōu)點。旋壓密封式制動缸（見附圖1）主要用于快速、重載火車，已獲得適宜的制動缸推力。帶推桿復(fù)原裝置的制動缸在車輛緩解時，能使扎瓦脫離車輪踏面。制動缸是直接影響制動系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元件，根據(jù)旋壓密封式制動缸技術(shù)條件，旋壓密封式制動缸每年最少應(yīng)進(jìn)行1次低溫性能試驗。冷凍試驗是檢驗制動缸是否合格的一種重要依據(jù)，通過在低溫環(huán)境下，制動缸的運(yùn)行情況的一種檢驗。所以制動缸在低溫環(huán)境下的失效分析就有了很重要的意義。

2.影響因素。

旋壓密封式制動缸在低溫環(huán)境下的失效，主要是關(guān)鍵零部件的性能在低溫的環(huán)境下不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致旋壓密封式制動缸的密封性失效，從而造成了泄露。制動缸采用的密封方式為橡膠密封中的擠壓性密封（O型密封圈）和往復(fù)唇形密封件（Y型密封圈）以及填料密封（毛氈密封）。制動缸的前襯墊是O型密封圈屬于擠壓式的密封，它的主要失效原因是摩擦和磨損，在低溫環(huán)境下對制動缸的泄露影響不大；制動缸的潤滑套、前蓋濾塵器組成等是毛氈密封屬于填料密封，在低溫環(huán)境下對制動缸的泄露影響也不大。制動缸的Y型密封圈是制動缸密封的關(guān)鍵部件部件之一，Y型密封圈是活塞和制動缸缸體的主要密封手段，屬于橡膠密封中的往復(fù)唇形密封件。在低溫環(huán)境下對制動缸的密封性有較大的影響。下面就Y型密封圈及其他一些關(guān)聯(lián)因素進(jìn)行分析。

2.1. Y型密封圈（見附圖2）作為旋壓密封式制動缸的關(guān)鍵的密封件，需要滿足如下條件：

2.1.1.具有一定的力學(xué)的性能（抗拉強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、伸長率、撕裂強(qiáng)度）；

2.1.2.具有良好的彈性和復(fù)原性，硬度合適；

2.1.3.扯斷永久變形及壓縮永久變形??；

2.1.4.摩擦系數(shù)小，耐磨性好；

2.1.5.耐化學(xué)腐鉵；

2.1.6.耐臭氧性和耐老化性能好，耐紫外線輻射；

2.1.7.可在溫度較寬的范圍內(nèi)使用，不因溫度的影響而引起分解、軟化、硬化等；

2.1.8.與工作介質(zhì)相容性好，不產(chǎn)生溶脹、分解、和硬化。

如果上述這些因素中7）、8）出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致Y型密封圈的接觸式密封副失效，從而導(dǎo)致整個密封系統(tǒng)失效，我們對個別在低溫性能試驗上失效的旋壓密封式制動缸進(jìn)行分解，發(fā)現(xiàn)失效的旋壓密封式制動缸中Y型密封圈存在分解、硬化的現(xiàn)象存在。

2.2.89D潤滑脂采用羥基硬脂酸皂稠化合成油，加入高效添加劑而制成，是專為鐵路車輛制動缸密封及潤滑研制的高性能潤滑脂。良好的剪切安定性，確保了長期使用中不甩油。突出的低溫性能，在極寒情況下能保持低的啟動力矩。優(yōu)良的橡膠相容性能，能夠保持制動缸橡膠皮碗的耐寒持久性能和質(zhì)量性能。適用于鐵路機(jī)車車輛的制動系統(tǒng)制動缸潤滑。使用溫度范圍：-50℃～120℃。89D潤滑脂在制動缸的密封性能中也起著較為關(guān)鍵的作用。如果89D潤滑脂的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，就會造成旋壓密封式制動缸在低溫環(huán)境下失效。

2.3.活塞作為旋壓密封式制動缸的關(guān)鍵零件具有耐熱性、耐磨性、減少摩擦功損失，降低能耗、噪聲和排放、平穩(wěn)的導(dǎo)向性和良好的密封功能；為滿足以上的功能要求，通常將活塞縱剖面的外輪廓為高次函數(shù)的擬合曲線，輪廓精度為0.005～0.01mm； 活塞作為典型的旋壓密封式制動缸關(guān)鍵零部件，在切削加工方面具有很強(qiáng)的工藝特點。目前，活塞、是由通用機(jī)床切削加工，其功能和精度將直接影響最終產(chǎn)品的關(guān)鍵特性的質(zhì)量指標(biāo)。如果活塞的質(zhì)量存在問題，將會導(dǎo)致旋壓密封式制動缸在低溫環(huán)境下失效的原因之一，當(dāng)活塞的表面粗糙度不符合要求，導(dǎo)致活塞與Y型密封圈間的接觸面不夠光滑平整，存在膠膜邊隙，在低溫環(huán)境下Y型密封圈因低溫收縮，膠膜邊隙中的空氣中的水分結(jié)冰，造成膠膜邊隙變大，從而導(dǎo)致旋壓密封式制動缸在低溫環(huán)境下失效。

2.4.缸體是旋壓密封式制動缸的另一個關(guān)鍵零件，采用了先進(jìn)的旋壓工藝，通過板坯與芯模共同旋轉(zhuǎn)，由輥輪進(jìn)給并施加壓力，使板坯緊貼芯模逐點局部變形的沖壓成形的工藝。旋壓的特點是：用很小的變形力可成形很大的工件，可以使工件達(dá)到很高的精度；缸體是旋壓密封式制動缸中精度最高的一種冷部件，對其內(nèi)壁的粗糙度、圓度、直線度、內(nèi)壁與缸口垂直度等參數(shù)有很高的要求，如果上述參數(shù)出現(xiàn)問題，對制動缸的性能影響較大。將會導(dǎo)致制動缸在低溫環(huán)境下的失效原因之一，當(dāng)缸體的圓度不符合要求，導(dǎo)致缸體與Y型密封圈間的接觸面不夠光滑平整，存在膠膜邊隙，在低溫環(huán)境下Y型密封圈因低溫收縮，膠膜邊隙中的空氣中的水分結(jié)冰，造成膠膜邊隙變大，從而導(dǎo)致旋壓密封式制動缸在低溫環(huán)境下失效。

3.結(jié)束語

上述因素是影響旋壓密封式制動缸在低溫環(huán)境下失效的主要原因，還有一些其他的因素也會對制動缸的失效有影響。如： 89D潤滑脂的清潔程度，在旋壓密封式制動缸運(yùn)行過程中造成缸體表面劃傷，進(jìn)而導(dǎo)致制動缸的失效。由此看來想要消除此類問題，就要對各關(guān)鍵部件的質(zhì)量特性進(jìn)行嚴(yán)格檢查和控制。

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