動車組列車管路密封性研究

馬佰全 萬佳

摘要：動車組列車以其安全、高效、舒適的優(yōu)勢一直作為人們中長途出行的首選方式。隨著近些年高速動車組行業(yè)的快速發(fā)展，人們對車輛各方面性能都有了更深層次的研究。列車管路在車上最重要的作用是傳遞氣壓保障列車制動力的存在，而管路密封也成了重點研究的對象。本文從列車管路的材質、螺紋結構等方面著手，淺析列車管路連接密封性的關鍵項點。

關鍵詞：動車組列車;材質;螺紋結構;管路密封

1? 研究背景

隨著近些年 “八縱八橫”、“一帶一路”戰(zhàn)略的提出與推進，加速了我國高速動車組行業(yè)的快速發(fā)展，人們的出行也變得更為便利。但是隨著動車組列車運行速度等級的提升，車輛上搭載的各類部件都受到了極大的挑戰(zhàn)。列車管路作為車上制動力穩(wěn)定工作的保障，密封性一直是人們重點關注的對象。管路密封問題比較復雜，它涉及到機械學、材料科學以及摩擦學等多個學科，一直是工業(yè)生產中的一個難題。尤其本文研究的高速動車組列車，在運營過程中輪軌作用力巨大，列車管路長期受到振動及交變載荷的作用，使管路工作環(huán)境十分惡劣。本文從管路材質要求，螺紋結構等方面著手分析，探究影響管路密封性的關鍵項點。

2? 管路材質

材質的選擇是保障管路密封性的首要任務。動車組列車常年奔跑在各類線路環(huán)境中，長期收到雨水、雪水、風沙等的影響，腐蝕性嚴重，所以管路材質首先需要保證耐腐蝕性。根據根據TB/T 3305.2的要求，動車組用不銹鋼管路需使用奧氏體不銹鋼，該類不銹鋼管材綜合性優(yōu)良，具有無磁性且高韌性和塑性的特征，能夠耐腐蝕抗氧化，廣泛應用在動車組列車中，管材牌號及化學成分如表1所示。

3? 管螺紋分類

管路連接主要依靠管螺紋進行連接，分為英寸制管螺紋和米制管螺紋兩大類。其中，英寸制管螺紋按牙型又可分為55°管螺紋和60°管螺紋兩種，如表2所示。

管路螺紋密封連接形式常見的有兩種：圓錐內螺紋與圓錐外螺紋配合以及圓錐內螺紋與圓柱外螺紋的配合。兩種配合方式都具有密封性，但是密封原理存在差異性。圓錐內螺紋與圓錐外螺紋配合是一種利用兩個圓錐面貼合進行密封的方式，屬于面貼合密封;圓錐內螺紋與圓柱外螺紋的配合是圓錐面與圓柱上一環(huán)貼合進行密封的方式，屬于線貼合密封，兩種貼合方式見圖1。由于面貼合密封的接觸面比較大，在遇到劇烈振動、沖擊的情況下貼合面不容易被破壞，管路螺紋依舊可以保證良好的密封性，所以動車組列車上更傾向于面貼合的密封方式。而線貼合方式往往使用在靜作用力的狀態(tài)下，如水、煤氣等管路的連接。

4? 管路密封研究

4.1 提升接觸壓力

列車管路連接為金屬與金屬配合，當密封面上的接觸壓力大于內部流體壓力時，管路接頭密封可靠，可以保證管路密封性良好。但是理想中的光滑接觸面是不存在的，在管螺紋加工過程中加工出的接觸面必然是連續(xù)的波峰波谷組成，若在接觸位置的流體壓力超過管路連接壓力，此處就會出現泄漏。但是在螺紋連接狀態(tài)下，螺紋以及其他連接不為會尤其壓緊力的作用使金屬材料發(fā)生微變，縮減了接觸面泄露面的截面面積，也增大了接觸面壓力，使其無法發(fā)生泄漏。所以，在設計管路接頭時，為了使金屬和金屬密封結構具有良好的密封性能，應保證密封面接觸壓力盡可能大，以減小泄漏路徑的面積;并提高密封面接觸面積，避免泄漏。

4.2 改變連接方式

管路螺紋連接是常見的連接方式，但是卡套式連接方式也慢慢出現在各類管路連接中?？ㄌ资焦芙宇^通常由三部分組成：接頭管，卡套，螺母。利用卡套壓力機將卡套壓在接頭管路上，使卡套和螺母套在管路上插入接頭管后，旋緊螺母時，卡套前段外側與接頭管錐面貼合，內刃均勻的咬入無縫鋼管形成密封，見圖2所示。卡套式連接不受螺紋加工情況的限制，但對管路材質及表面狀態(tài)有很高的要求。薄壁管路多采用卡套式連接方式，動車組列車還是使用管路螺紋連接密封較多。

4.3 增加密封劑

密封劑能夠在連接處增加一層密封防護，填充螺紋連接部位，保證密封性。密封劑的選擇首先需要保證其固化時間快、填隙能力強、防松效果好。尤其在動車組列車上使用的管路密封劑需要具有合適的粘度及強度，適用于任何用途與環(huán)境，包括在各種嚴酷和惡劣的環(huán)境條件下的應用。該厭氧型螺紋鎖固劑在室溫固化后形成不同強度的熱固性塑料，使螺紋緊固件耐沖擊、耐振動、不滲漏、不銹死、耐腐蝕的特點。

5? 總結

我國地域遼闊，人口眾多，對于中長途的交通運輸需求十分巨大。動車組列車憑借其安全、快速、準時、舒適等優(yōu)點成為人們出行的首選方式。但是隨著高速動車組列車運行速度等級的不斷提升，車輛受到的交變載荷以及振動沖擊在不斷能提升。列車管路作為動車組列車上傳遞制動力的關鍵部件，管路密封性直接關系到列車運行的安全性。本文從管路本身開始討論，論述了列車管路多為奧氏體不銹鋼，螺紋結構為圓錐內螺紋與圓錐外螺紋配合方式，淺析了影響管路密封性的關鍵項點，如螺紋連接壓力、是否帶有密封劑以及是否采用卡套式連接等。

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