內(nèi)燃機(jī)車(chē)電空接觸器密封組件的研制與應(yīng)用

吳忠新，王 偉，謝紹勤

（兗州煤業(yè)股份有限公司鐵路運(yùn)輸處，山東 鄒城 273500 ，China）

0 引 言

柴油機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車(chē)的動(dòng)力“心臟”，微機(jī)控制器是內(nèi)燃機(jī)車(chē)的“大腦”，而電器電路則是控制內(nèi)燃機(jī)車(chē)動(dòng)作的“中樞神經(jīng)”，其性能的好壞直接影響機(jī)車(chē)微機(jī)控制指令的實(shí)施。電空接觸器是電器電路的重要組成部分，能夠開(kāi)閉較大電流，可頻繁操作，并便于遠(yuǎn)程控制。電空接觸器主要由電空傳動(dòng)裝置、主觸頭、輔助觸頭及滅弧裝置等部件組成，電空傳動(dòng)裝置主要由電空閥、風(fēng)缸、活塞組件、皮碗及復(fù)原彈簧等組成，電空閥得到指令后風(fēng)路開(kāi)通，通過(guò)風(fēng)缸內(nèi)的活塞移動(dòng)實(shí)現(xiàn)主觸頭的動(dòng)、靜觸頭連通。由于我處機(jī)車(chē)運(yùn)用速度低、調(diào)車(chē)作業(yè)多，機(jī)車(chē)起動(dòng)頻繁，電空接觸器故障較多，其中皮碗故障漏風(fēng)現(xiàn)象頻發(fā)?，F(xiàn)用的樹(shù)脂皮碗耐高溫性差，易老化、裂紋，長(zhǎng)時(shí)間、頻繁使用易導(dǎo)致其氣密性差，樹(shù)脂皮碗使用前后對(duì)比。皮碗失效后致使風(fēng)缸漏風(fēng)，使動(dòng)、靜觸頭的開(kāi)閉不良，發(fā)生電器動(dòng)作失效或觸頭燒損故障，區(qū)間運(yùn)行機(jī)車(chē)造成途停、救援、搶修，增加了機(jī)車(chē)檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，影響機(jī)車(chē)小輔修、臨故修及正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也易造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。電空接觸器密封組件的研制，有利于解決機(jī)車(chē)現(xiàn)用的電空接觸器皮碗故障較多的不利因素，延長(zhǎng)機(jī)車(chē)的使用時(shí)間，并降低機(jī)車(chē)在正常運(yùn)用中的故障率及檢修成本，保證機(jī)車(chē)動(dòng)力及運(yùn)用安全，對(duì)企業(yè)的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

1 密封組件的研制

在研發(fā)制作過(guò)程中，項(xiàng)目組認(rèn)真總結(jié)了多年來(lái)在機(jī)車(chē)運(yùn)用、檢修和培訓(xùn)工作中的經(jīng)驗(yàn)，并搜集了大量的機(jī)車(chē)運(yùn)用和檢修故障案例，在詳細(xì)了解電空接觸器皮碗的制作工藝和構(gòu)造原理的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝配尺寸，根據(jù)風(fēng)缸皮碗的使用性能要求，皮碗不僅要有相應(yīng)的強(qiáng)度和韌性，還要保證達(dá)到其在風(fēng)缸內(nèi)的氣密性要求。項(xiàng)目組通過(guò)調(diào)研及綜合考慮，最終采用車(chē)床加工鞲鞴，鞲鞴外圈采用兩道密封氣環(huán)，設(shè)計(jì)出一種耐用、密封性強(qiáng)的密封組件。

1.1 密封組件的設(shè)計(jì)

密封組件嚴(yán)格按照樹(shù)脂皮碗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滿足相關(guān)性能要求的基礎(chǔ)上，在密封組件的外側(cè)增加兩道密封環(huán)的槽，密封環(huán)是用的制動(dòng)機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)密封圈，滿足了風(fēng)缸密封的性能要求，保證了電空接觸器工作的穩(wěn)定性。密封組件加裝兩道密封環(huán)的示意圖如圖1 所示：

圖1 密封組件示意圖

1.2 密封組件材質(zhì)的選擇及加工

總風(fēng)缸的壓力經(jīng)管路到達(dá)調(diào)壓閥，經(jīng)調(diào)壓閥減壓到550～600kPa，當(dāng)電空接觸器電氣部分作用時(shí)，控制風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣便經(jīng)空氣管路和電控閥通往各作用風(fēng)缸部位。風(fēng)缸工作氣壓600kPa，密封組件的截面積S=πR2，P=F/S，符合材質(zhì)的絕緣性、使用溫度、自潤(rùn)滑性、不燃性、耐化學(xué)腐蝕和耐候性、摩擦系數(shù)低等要求，最終確定材質(zhì)采用橡膠棒，在外圈加裝密封環(huán)，以滿足風(fēng)缸皮碗的使用及安全要求，降低維修成本。而密封組件采用的材料額定壓力為4MPa，遠(yuǎn)大于600kPa，符合材質(zhì)的選材要求。其采用橡膠棒經(jīng)車(chē)床加工成密封組件，密封組件外圈采用兩道密封環(huán)。因橡膠棒的密度比橡膠制品的強(qiáng)度好，耐氧化性和耐腐蝕性強(qiáng)，且因有一定的韌性，能夠很好的滿足風(fēng)缸皮碗的使用要求，且成本較低。

1.3 密封組件的安裝

電空接觸器是借助于空氣壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)靜觸頭閉合的一種接觸器。電器柜內(nèi)有6 個(gè)TCK3- 820/770型電空接觸器，主要由電空驅(qū)動(dòng)裝置、主觸頭、輔助觸頭及滅弧裝置等部件組成。當(dāng)電空閥得電時(shí)，其銜鐵被吸合，壓縮空氣經(jīng)電空閥進(jìn)入傳動(dòng)風(fēng)缸并作用于風(fēng)缸活塞下部，作用在活塞上的壓力在客服復(fù)原彈簧力和摩擦阻力推動(dòng)活塞和活塞桿向上移動(dòng)，活塞桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)架并以圓柱銷為軸心，作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)靜觸頭閉合，接通主電路，輔助觸頭作相應(yīng)動(dòng)作，接通和斷開(kāi)相關(guān)電路。當(dāng)電空閥失電時(shí)，其銜鐵釋放后，風(fēng)缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)電空閥排到大氣中，在復(fù)原彈簧的作用下，活塞和活塞桿向下移動(dòng)，使動(dòng)靜觸頭斷開(kāi)。密封組件內(nèi)安裝孔的尺寸與安裝螺栓緊密配合，完全可以起到定位皮碗的作用。風(fēng)缸氣密性應(yīng)保持良好，在更換風(fēng)缸密封組件或風(fēng)缸拆檢時(shí)，先拆下風(fēng)缸底蓋四個(gè)螺絲，然后拆下活塞桿固定鞲鞴的螺母上的開(kāi)口銷，取下螺母，逐個(gè)取出密封組件、油環(huán)和彈簧。拆卸時(shí)應(yīng)注意風(fēng)缸內(nèi)部彈簧崩出，以防傷人，并觀察風(fēng)缸內(nèi)壁有無(wú)擦傷。安裝時(shí)，應(yīng)在風(fēng)缸體內(nèi)壁涂2 號(hào)鐵路鋰基脂，使活塞動(dòng)作靈活，然后按照安裝工藝要求逐個(gè)安裝彈簧、油環(huán)、密封組件等，保證安裝到位。

圖2 風(fēng)動(dòng)裝置示意圖

2 密封組件的破壞性試驗(yàn)

完成樣品制作后，利用1 個(gè)月的時(shí)間在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了模擬動(dòng)作試驗(yàn)，檢查新密封組件的耐用性。小組利用DF4DD 內(nèi)燃機(jī)車(chē)電器模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)、DKS- 3 電控閥試驗(yàn)臺(tái)提供的風(fēng)源和110V 的直流電壓，在線路中加裝了延時(shí)繼電器控制供電時(shí)間間隔，分別將試驗(yàn)間隔設(shè)置為2 秒、4 秒和8 秒對(duì)使用了新型密封組件的電空接觸器在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了連續(xù)實(shí)驗(yàn)，機(jī)車(chē)在實(shí)際的運(yùn)用工況只是在加減載時(shí)密封組件才動(dòng)作。電空接觸器模擬安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行整體及零部件安裝檢查，并進(jìn)行通電試驗(yàn)。重點(diǎn)是電器接線、接線柱、通電試驗(yàn)檢查步驟的執(zhí)行。和現(xiàn)有風(fēng)缸皮碗的試驗(yàn)對(duì)比，統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

通過(guò)用紅外測(cè)溫槍進(jìn)行溫度檢測(cè)，在設(shè)置的時(shí)間間隔做連續(xù)試驗(yàn)后的溫度分別為35℃、45℃、50℃，在技術(shù)要求的范圍內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

3 密封組件的運(yùn)用

密封組件經(jīng)過(guò)1 個(gè)月在試驗(yàn)臺(tái)上的分時(shí)間間隔做連續(xù)破壞性試驗(yàn)后，經(jīng)技術(shù)人員評(píng)估達(dá)到了密封組件的技術(shù)性能要求。為規(guī)范試驗(yàn)密封組件的運(yùn)用、操作與保養(yǎng)，相關(guān)技術(shù)人員、檢修人員對(duì)密封組件的安裝使用進(jìn)行制作、試驗(yàn)及規(guī)范化管理，制定了相關(guān)的規(guī)程、作業(yè)步驟等。在破壞性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組隨后進(jìn)行了新密封組件在機(jī)車(chē)上的實(shí)際運(yùn)用，為檢驗(yàn)密封組件在機(jī)車(chē)實(shí)際運(yùn)用中的效果，我們安排技術(shù)人員及時(shí)進(jìn)行跟蹤檢查、分析及總結(jié)，并要求司乘人員在交接班時(shí)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)。在機(jī)車(chē)小輔修期間，安排檢修人員拆開(kāi)電空接觸器風(fēng)缸，檢查密封組件的外觀狀態(tài)，在1 年的實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中未出現(xiàn)任何故障。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)項(xiàng)目研發(fā)，完成了DF4DD 內(nèi)燃機(jī)車(chē)電空接觸器新密封組件的研制，滿足了強(qiáng)度和韌性要求，保證風(fēng)缸的氣密性要求，降低機(jī)車(chē)庫(kù)停時(shí)間及油耗，機(jī)車(chē)運(yùn)用率得到有效提高；在密封組件外圈車(chē)削出加裝兩道密封環(huán)的密封槽，加裝的密封環(huán)能夠很好的滿足風(fēng)缸皮碗的使用要求，且成本較低，且在后期維護(hù)、故障處理時(shí)只需更換密封環(huán)，節(jié)省時(shí)間，滿足了其強(qiáng)度、氧化性和腐蝕性的要求，解決了機(jī)車(chē)1～6C 電空接觸器皮碗故障較多的不利因素，延長(zhǎng)機(jī)車(chē)的使用時(shí)間，并降低機(jī)車(chē)在正常運(yùn)用中的故障率，以保證機(jī)車(chē)動(dòng)力，降低了現(xiàn)場(chǎng)維修的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了機(jī)車(chē)動(dòng)力及運(yùn)用安全，具有較強(qiáng)的科研及推廣價(jià)值。