CRH2型動車組彈簧墊圈塞尺工裝的研制與應(yīng)用

李 祥 上海鐵路局上海動車段

緊固件是動車組應(yīng)用最廣泛的零件，也是其最重要的零件之一。以CRH2型動車組為例，僅其三級檢修所耗的緊固件就達(dá)500多種，其中彈簧墊圈占比最大，約40余種。經(jīng)調(diào)查，規(guī)格為 Φ10、Φ12、Φ16、Φ24的彈簧墊圈不合格率極高（見表1、圖1），同一批次、同一規(guī)格最嚴(yán)重時(shí)達(dá)20%多，嚴(yán)重影響動車檢修出庫質(zhì)量和上線安全運(yùn)行性能，同時(shí)也造成檢修成本浪費(fèi)，究其主要原因是開口間隙過大（如圖2所示），不符合國家GB/T93-1987標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

表1 CHR2型動車組三級檢修部分彈簧墊圈的質(zhì)量情況

圖1 大量彈簧墊圈質(zhì)量不合格

圖2 彈簧墊圈開口過大近照

目前市場沒有相關(guān)的測量工具、儀器對彈簧墊圈開口尺寸進(jìn)行測量、鑒定，包括主機(jī)廠四方股份在內(nèi)所有作業(yè)廠家采用的都是目測識別，該方法過于簡易，誤差大、精度低，很難準(zhǔn)確地定位彈簧墊圈的合格與否。且不談檢修成本無形增加，以及因彈簧墊圈不合格返工帶來人力和時(shí)間的不必要浪費(fèi)，最重要的是稍有不慎，將開口間隙過大的不合格品裝于動車組上，輕者影響零部件正常工作，重者零部件脫落造成脫軌等事故，后果不堪設(shè)想，嚴(yán)重違背鐵路安全生產(chǎn)、運(yùn)營的宗旨。

因此，必須研制一種測量彈簧墊圈開口間隙的工裝，提高驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；優(yōu)化配件物流程序，加大不合格篩選力度等措施，以確保安裝于動車組上的彈簧墊圈均為合格產(chǎn)品，切實(shí)保障動車安全運(yùn)營。

1 彈簧墊圈合格標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

CRH2型動車組所使用的彈簧墊圈均按照國家GB/T93-87標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，因此根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第2卷第五篇關(guān)于彈簧墊圈相關(guān)內(nèi)容規(guī)定，其開口間隙計(jì)算方式如下：

式中：m:彈簧墊圈開口間隙；S：彈簧墊圈厚度；

S=b（b為彈簧墊圈外徑與內(nèi)徑之差，取值見表2），可得

根據(jù)公式（2）可計(jì)算出彈簧墊圈開孔間隙標(biāo)準(zhǔn)（見表2），凡開口間隙大于其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)m的，均視為不合格。

表2 部分彈簧墊圈開口間隙標(biāo)準(zhǔn)對照表

2 工裝建模與設(shè)計(jì)

2.1 建模

經(jīng)過對現(xiàn)場配件安裝作業(yè)習(xí)慣、驗(yàn)收質(zhì)檢人員的檢測經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，以及對游標(biāo)卡尺、螺旋測微儀、塞尺等諸多測量工具的比較，最終得出，以塞尺為理論原始理論模型，研制一種能夠測量彈簧墊圈未安裝時(shí)的開口間隙以及安裝后的開口間隙的特殊塞尺工裝，以輔助配件物流中心人員的進(jìn)貨篩選作業(yè)和質(zhì)檢人員最終的質(zhì)量驗(yàn)收檢查作業(yè)。

2.2 設(shè)計(jì)

2.2.1 尺身厚度設(shè)計(jì)

為滿足現(xiàn)場作業(yè)需求，做到“一尺多測”，特殊塞尺工裝應(yīng)由多個(gè)塞尺片組成，每片塞尺的厚度則由實(shí)際所檢測的彈簧墊圈開口間隙標(biāo)準(zhǔn)決定，實(shí)行上限標(biāo)準(zhǔn)，即塞尺厚度一般大于等于開口上限，所有接近開口上限或等同、超過開口上限值的彈簧墊圈均視為報(bào)廢品。

2.2.2 尺身尺尖設(shè)計(jì)

由于彈簧墊圈安裝的特殊性，存在厚度薄、螺栓螺母遮擋的因素，普通塞尺根本無法塞入其開口內(nèi)，從而無法檢測安裝后的彈簧墊圈是否合格。經(jīng)過研究，必須對塞尺的尺身尺尖進(jìn)行改造，將其尺身設(shè)計(jì)成帶有鈍角的弧度形，并優(yōu)化尺尖盡可能細(xì)而圓滑，從而能很好的“探”入安裝好的彈簧墊圈的開口間隙內(nèi)，測量其開口間隙是否合格。

2.2.3 外觀設(shè)計(jì)

考慮到彈簧墊圈塞尺工裝屬于較精密的測量器具，既要保證不出現(xiàn)磨損變形，又要保證拿取方便，最終決定在其外層設(shè)計(jì)一個(gè)類似于鉸接刀鞘的外殼，以方便拿取和使用。

2.3 設(shè)計(jì)模型圖

根據(jù)前述要求，用AUTOCAD軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)終稿見圖3、圖4。

圖3 規(guī)格為0.55 mm～1.55 mm的特殊塞尺三維圖

圖4 規(guī)格為2.05 mm～3.00 mm特殊塞尺三維圖

3 技術(shù)要求

3.1 硬度

特殊塞尺硬度應(yīng)在360～600HV。

3.2 表面粗糙度

特殊塞尺工作表面粗糙度Ra值見表3。

表3 工作表面粗糙度Ra

3.3 公差

特殊塞尺屬精密測量器具，根據(jù)《國家塞尺規(guī)程》（JJG 62-2007）文件規(guī)定，特殊塞尺尺片厚度必須嚴(yán)格按照公差要求數(shù)據(jù)加工，經(jīng)過計(jì)算塞尺厚度公差標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 彈簧墊圈開口間隙值與應(yīng)塞尺厚度公差要求對照表

4 操作規(guī)范

（1）使用前，必須用干凈的布將塞尺測量表面擦拭干凈，禁止在塞尺沾有油污或金屬屑末的情況下進(jìn)行測量，以免影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）測量時(shí)，禁止在作業(yè)過程中用塞尺折彎的方法進(jìn)行測量，或用蠻力將塞尺塞入被檢測間隙測量，以免損壞塞尺尺身或降低塞尺尺尖的精度。

（3）測完后，應(yīng)先將塞尺擦拭干凈，涂抹工業(yè)凡士林，然后將塞尺折回尺殼內(nèi)，以防銹蝕、彎曲、變形而報(bào)廢。

（4）存放時(shí)，不能將塞尺放在重物下，以免損壞塞尺。

5 結(jié)論

特殊塞尺投入使用，一方面提高了配件物流中心人員篩檢效率和質(zhì)檢人員的驗(yàn)收效率，作業(yè)質(zhì)量得到保障；另一方面避免了不合格品裝上車而造成的返工作業(yè)發(fā)生，降低工人勞動強(qiáng)度；再者，避免了不合格品被誤用而不能返廠退換，而造成的配件成本損失。綜合來看，工裝所發(fā)揮的作用在人力、物力等檢修成本上帶來的效益是明顯的。

根據(jù)鐵路動車組故障統(tǒng)計(jì)信息庫數(shù)據(jù)顯示，動車組零部件質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致動車發(fā)生故障的重要原因之一，因此確保各個(gè)零部件的性能滿足動車組運(yùn)行使用要求尤為重要。特殊塞尺工裝的投入使用，能夠準(zhǔn)確地測量出彈簧墊圈開口間隙是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，從而判斷其合格與否，確保彈簧墊圈在使用中穩(wěn)定、正常地發(fā)揮其緊固性能。從另一方面間接避免了因開口間隙超標(biāo)，影響零部件安裝牢固性，造成其工作異?；蛎撀?，導(dǎo)致鐵路交通事故的發(fā)生。

該特殊塞尺工裝是針對彈簧墊圈開口間隙過大無法判定合格與否而研制的，設(shè)計(jì)原理簡單，操作方便。在功能上，塞尺工裝具有普遍適用性和拓展性，可以根據(jù)彈簧墊圈的規(guī)格進(jìn)行多片組合使用，也可根據(jù)彈簧墊圈安裝的空間要求進(jìn)行相應(yīng)的弧度、尺尖改進(jìn)?？傊摴ぱb不僅僅可用于鐵路車輛系統(tǒng)的彈簧墊圈檢測，也可用于整個(gè)機(jī)械工業(yè)市場，從其產(chǎn)生的安全效益來看，極具推廣價(jià)值。

[1]成大先主編《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》（第5版）第二卷第5篇《化學(xué)工業(yè)出版社》2010年1月.

[2]邵晶,石作德,甘曉川起草《塞尺檢定規(guī)程》（中華人民共和國國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG62-2007）遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院 2008年2月.