高速動(dòng)車組制動(dòng)軟管檢修試驗(yàn)與失效研究

田廣浩，張博言

(南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111)

高速動(dòng)車組制動(dòng)軟管檢修試驗(yàn)與失效研究

田廣浩，張博言

(南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111)

摘要：介紹了新一代高速動(dòng)車組制動(dòng)軟管的檢修試驗(yàn)方法，并結(jié)合實(shí)際檢修過(guò)程對(duì)主要失效形式進(jìn)行了分析，提出了預(yù)防與解決措施。

關(guān)鍵詞：新一代高速動(dòng)車組；制動(dòng)軟管；失效形式

制動(dòng)軟管是列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部件之一，一般安裝于列車底部，其主要作用是傳遞列車操縱時(shí)的空氣壓力信號(hào)以及壓力空氣，通過(guò)列車空氣壓力的變化實(shí)現(xiàn)列車的制動(dòng)和緩解等功能。

本文基于新一代高速動(dòng)車組現(xiàn)車檢修實(shí)況，對(duì)制動(dòng)軟管的試驗(yàn)方法進(jìn)行了探究，并且總結(jié)分析了檢修中出現(xiàn)的主要失效形式，提出了預(yù)防與解決措施。

1產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)

1.1主要結(jié)構(gòu)

制動(dòng)軟管內(nèi)外膠層基礎(chǔ)材料采用三元乙丙橡膠和天然橡膠，中間骨架為多層高強(qiáng)度纖維編織而成，并用鋼絲加固和合成橡膠蒙皮。接口處管接頭采用不銹鋼制造。

高速動(dòng)車組用軟管主要包括制動(dòng)用軟管、踏面清掃用軟管、頭車車鉤用軟管、中間車鉤用MR軟管、空壓機(jī)軟管及管接頭、輔助供風(fēng)用軟管。

1.2主要性能參數(shù)

空氣軟管中的球面和錐面配合要求密封可靠，不得在裝配或運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。軟管中的非金屬材料應(yīng)選用阻燃、低煙、無(wú)毒(低毒)、無(wú)鹵的非延燃性材料或防火材料，滿足DIN 5510-2-2009的2級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。軟管內(nèi)壓縮空氣的工作壓力為880 kPa，空氣制動(dòng)軟管能夠插入連接該軟管的連接件，不能有裝配障礙。

空氣制動(dòng)軟管示意圖如圖1所示，公稱直徑、尺寸及尺寸容許誤差見(jiàn)表1。

圖1　空氣制動(dòng)軟管示意圖

項(xiàng)目公稱直徑/mm1319222946外徑D/mm23+2035+2038+2045+2064+20內(nèi)徑d/mm13±0.519±0.522±0.5290.546±0.5成品長(zhǎng)度L的許容差<1000mm+500>1000mm+100鏈布層數(shù)345內(nèi)面橡膠層的壁厚t1/mm>1.3>2.3外面橡膠層的壁厚t2/mm>1.01.3端面橡膠層的壁厚t3/mm2+1.0-152.5+1.0-2.0端口內(nèi)面圓弧R/mm23

注：成品長(zhǎng)度L按照合同雙方協(xié)定

1.3制動(dòng)軟管檢修方法

1.3.1外表去污

使用軟刷與清水對(duì)空氣軟管外表進(jìn)行清洗。

1.3.2整體外觀檢查

檢查包括：1)對(duì)空氣軟管逐個(gè)進(jìn)行外觀檢查，要求軟管總成標(biāo)記清晰，位置居中；2)軟管表面應(yīng)無(wú)鼓泡、污物、破損等缺陷，否則報(bào)廢，表面有裂紋時(shí)，若裂紋深度達(dá)到第1層(從外表面數(shù)起)簾子線時(shí)報(bào)廢，若裂紋深度未達(dá)到第1層(從外表面數(shù)起)簾子線，但裂紋長(zhǎng)度>20 mm ，也做報(bào)廢處理；3)膠管表面要平整，柔性良好，不得有影響使用性能的傷痕、氣泡、裂紋、夾層及其他缺陷；4)軟管表面潔凈，色澤均勻，膠管表面無(wú)水漬斑痕等，管內(nèi)壁清潔干燥。

1.3.3連接器和接頭檢查

檢查包括：1)連接器和接頭表面無(wú)氣孔、裂紋以及毛刺；2)連接狀態(tài)良好，壓套鉚壓均勻一致并且端正；3)接頭加工面和非加工面均不得有裂紋、氣孔、夾渣以及毛刺等影響強(qiáng)度和使用性能的缺陷；4)螺紋表面不得有裂紋、碰傷、亂扣和斷扣等缺陷；5)接頭密封面應(yīng)光潔，外表無(wú)劃傷及污物。

1.4性能試驗(yàn)

1.4.1風(fēng)壓試驗(yàn)

將需要進(jìn)行試驗(yàn)的空氣軟管安裝在保壓試驗(yàn)臺(tái)上并將空氣軟管完全浸入水槽內(nèi)，要求連接緊密，無(wú)泄漏，軟管管體完全浸沒(méi)于水面以下；打開(kāi)試驗(yàn)臺(tái)電磁閥按鈕，使用880 kPa壓縮空氣對(duì)制動(dòng)軟管進(jìn)行保壓試驗(yàn)，保壓時(shí)間5 min，要求試驗(yàn)過(guò)程中電磁閥保持導(dǎo)通狀態(tài)，壓力無(wú)下降，保壓5 min無(wú)漏氣。制動(dòng)軟管風(fēng)壓試驗(yàn)如圖2所示。

圖2　制動(dòng)軟管風(fēng)壓試驗(yàn)

1.4.2水壓試驗(yàn)

1)將軟管連接于水壓試驗(yàn)臺(tái)上，要求各連接處密封緊密，無(wú)松動(dòng)。

2)通過(guò)壓動(dòng)壓力泵對(duì)水壓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行充壓，壓力值為1.4 MPa，要求保壓2 min軟管無(wú)顯著凸起。

3)膨脹率測(cè)試。保壓過(guò)程前在每根軟管橡膠管體的上部、中部和下部各取1點(diǎn)，然后使用記號(hào)筆進(jìn)行標(biāo)記(試驗(yàn)結(jié)束后清除標(biāo)記)，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量標(biāo)記處外徑值a1、a2和a3并記錄，在保壓過(guò)程中再次測(cè)量上述3點(diǎn)外徑值b1、b2和b3并記錄，要求對(duì)應(yīng)的每組a、b值滿足下式：

4)長(zhǎng)度變形率測(cè)試。在保壓試驗(yàn)前使用測(cè)量軟管測(cè)量橡膠管體長(zhǎng)度L并記錄，保壓過(guò)程中測(cè)量軟管橡膠管體長(zhǎng)度l并記錄，要求上述數(shù)值滿足下式：

2失效形式與解決措施

2.1失效形式

制動(dòng)軟管檢修中主要存在4種失效形式，即軟管使用壽命超限、膠管表面缺陷、接頭與螺紋表面缺陷和伸長(zhǎng)率與膨脹率超限。通過(guò)連續(xù)選取1 000根檢修不合格的軟管作為樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到其失效形式如圖3所示。

圖3　空氣制動(dòng)軟管失效形式統(tǒng)計(jì)圖

從圖3可以看出，接頭與螺紋表面缺陷是制動(dòng)軟管失效的主要形式，另外根據(jù)裝車運(yùn)營(yíng)中實(shí)際統(tǒng)計(jì)故障率分析，制動(dòng)軟管失效漏風(fēng)造成的壓降也是導(dǎo)致行車故障的重要原因之一。

2.2失效原因

對(duì)檢修中有接頭與螺紋表面缺陷的制動(dòng)軟管進(jìn)行取樣分析如下。

1)軟管端錐面有縱向劃傷(沿管徑方向，見(jiàn)圖4a)，漏氣很嚴(yán)重，冒大泡；軟管端錐面出現(xiàn)橫向劃傷(沿管錐面圓周)，并出現(xiàn)小細(xì)紋，若其貼近密封線(見(jiàn)圖4b)，則會(huì)出現(xiàn)輕微泄漏，平均25～30 s冒1個(gè)小泡；橫向細(xì)紋越靠近管口(見(jiàn)圖4c)，則泡泡產(chǎn)生的頻率越高且越密集。

圖4　軟管端錐面缺陷

管接頭前端出現(xiàn)橫向劃傷(見(jiàn)圖5a)，則會(huì)出現(xiàn)泄漏，冒小氣泡；管接頭接近密封線處出現(xiàn)輕微細(xì)紋或小坑(見(jiàn)圖5b)，則會(huì)造成大量漏氣，冒大氣泡；管接頭出現(xiàn)縱向劃傷，傷及密封線(見(jiàn)圖5c)，則必然產(chǎn)生大量漏氣，連續(xù)冒大泡。

圖5　管接頭出現(xiàn)劃傷的情況

2)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，若清洗不徹底，空氣軟管管內(nèi)螺紋、密封錐面和接頭處會(huì)有大量灰塵與雜物附著，在這種工況下進(jìn)行試驗(yàn)，雜物附著在密封面上，扭緊接頭時(shí)很有可能會(huì)造成密封面劃傷。從觀察的樣本情況判斷，沒(méi)有清洗干凈的空氣管密封錐面劃傷都很嚴(yán)重，如圖6所示。拆卸管接頭操作也很容易造成管接頭的損壞，存放中若沒(méi)有進(jìn)行有效防護(hù)，會(huì)造成管接頭螺紋的損傷，最終導(dǎo)致密封不良，且此過(guò)程是不可逆的，只能更換新接頭。如圖7所示，螺紋處規(guī)律性分布的損傷是拆卸時(shí)的磕碰造成的。

圖6　空氣管密封錐面劃傷

圖7　螺紋處損傷

2.3預(yù)防與解決措施

管接頭與螺紋表面的缺陷是引起制動(dòng)軟管失效的主要形式，在檢修過(guò)程中，可通過(guò)如下幾種方法有效地預(yù)防和解決。

1)在拆卸制動(dòng)軟管時(shí)，不能使用風(fēng)動(dòng)扳手強(qiáng)制拆卸，遇到卡滯時(shí)，使用螺紋松動(dòng)劑對(duì)其進(jìn)行處理，不可強(qiáng)制拆卸，避免導(dǎo)致螺紋與接頭密封面損壞。

2)制動(dòng)軟管拆卸后要使用特制卡套對(duì)每根軟管進(jìn)行防護(hù)，管接頭需放置在特定工裝內(nèi)，避免運(yùn)輸過(guò)程中造成磕碰損壞。

3)制動(dòng)軟管檢修前應(yīng)進(jìn)行徹底清洗，要求接頭密封錐面和螺紋表面處無(wú)明顯雜質(zhì)；試驗(yàn)配套工裝在連接制動(dòng)軟管時(shí)也應(yīng)檢查配合面是否存在雜質(zhì)與污垢，需清理干凈后再與軟管連接。

4)制動(dòng)管路防護(hù)卡套需在安裝時(shí)再打開(kāi)，避免沾染雜質(zhì)；安裝前需檢查螺紋與接頭密封面是否有明顯雜質(zhì)與損壞，確認(rèn)狀態(tài)良好后再進(jìn)行安裝，否則雜質(zhì)會(huì)在安裝過(guò)程中磨損密封面，產(chǎn)生導(dǎo)致制動(dòng)軟管失效的隱患。

3結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)高速動(dòng)車組制動(dòng)軟管進(jìn)行了研究，結(jié)合實(shí)際檢修試驗(yàn)，總結(jié)分析了軟管失效主要存在的幾種形式，并提出了一套有效解決制動(dòng)軟管接頭與螺紋表面損壞的方法，經(jīng)驗(yàn)證，其可有效降低軟管檢修報(bào)廢率。

責(zé)任編輯李思文

Research on Test and Failure of Brake Hose Maintenance for High-speed EMU

TIAN Guanghao，ZHANG Boyan

(CSR Qingdao Sifang Locomotive & Rolling Stock Co.,Ltd,Qingdao 266111,China)

Abstract:The paper introduced the testing methods adopted in brake hose maintenance for new generation high-speed EMU, and analyzed the main failure modes during actual maintenance practice, thereby proposed preventive measures and solutions.

Key words:new generation high-speed EMU, brake hose, failure modes

收稿日期：2014-05-28

作者簡(jiǎn)介：田廣浩(1981-)，男，本科，工程師，主要從事高速動(dòng)車組制造技術(shù)等方面的研究。

中圖分類號(hào)：U 266.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A