軌道交通車(chē)輛制動(dòng)軟管總成故障分析及對(duì)策

張愛(ài)云

摘要：隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化、貿(mào)易全球化的發(fā)展趨勢(shì)，軌道交通行業(yè)正處于上升階段，將在全球開(kāi)啟快速發(fā)展新篇章。軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)作為軌道交通行業(yè)發(fā)展的重要配套產(chǎn)業(yè)，也必將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)快速升級(jí)和擴(kuò)張。軌道交通車(chē)輛的制動(dòng)裝置是保證車(chē)輛安全行駛的重要裝備，自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)在軌道交通車(chē)輛上廣泛應(yīng)用，制動(dòng)軟管總成是該制動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零部件，它的安全性關(guān)乎著列車(chē)的行駛安全及乘客的安全。對(duì)軌道交通車(chē)輛制動(dòng)軟管及總成的故障分析并采取有效的預(yù)防措施是非常有必要的。

關(guān)鍵詞：軌道交通車(chē)輛;制動(dòng)軟管故障分析;預(yù)防

制動(dòng)軟管總成廣泛應(yīng)用于軌道交通車(chē)輛上，起輸送壓縮空氣、傳遞壓力來(lái)保證列車(chē)正常制動(dòng)和緩解的作用?，F(xiàn)代化軌道交通裝備向高速、重載方向發(fā)展，對(duì)制動(dòng)軟管的要求也越來(lái)越高[1]。近年來(lái)出現(xiàn)的一些制動(dòng)軟管的故障，導(dǎo)致列車(chē)晚點(diǎn)、清客救援等問(wèn)題給軌道交通車(chē)輛的用戶和裝備制造企業(yè)帶來(lái)了巨大的損失。

隨著科學(xué)技術(shù)水平和工藝裝備水平的提高，橡膠制品的相關(guān)配方技術(shù)和制造工藝逐漸成熟，橡膠制品的質(zhì)量也逐步提高，但是仍然有不少質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)。下面我們來(lái)分析一下制動(dòng)軟管常見(jiàn)的故障及對(duì)策。

1制動(dòng)軟管斷裂或爆破

制動(dòng)軟管斷裂是指制動(dòng)軟管總成的橡膠部分發(fā)生斷裂，這種失效模式發(fā)生的概率極低，如果發(fā)生將直接導(dǎo)致制動(dòng)軟管總成失效，嚴(yán)重度為最高級(jí)別。發(fā)生橡膠軟管斷裂的主要原因有制動(dòng)軟管性能與使用環(huán)境要求不符、制造缺陷、外力作用、超期使用。

舉個(gè)例子，軌道交通車(chē)輛的使用環(huán)境溫度要求-40℃～+45℃，可在最低環(huán)境溫度為-50℃，最高環(huán)境溫度為70℃正常工作，而安裝的制動(dòng)軟管總成允許的使用溫度為-40℃～+70℃，在車(chē)輛使用過(guò)程中如果出現(xiàn)了-50℃的極端情況，橡膠軟管已經(jīng)凍成了冰塊一樣，極易發(fā)生斷裂。制動(dòng)軟管總成在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)確定了使用的環(huán)境，如果改變了設(shè)定的使用環(huán)境要求，那么必須考慮和驗(yàn)證現(xiàn)有的設(shè)計(jì)是否滿足新的使用環(huán)境要求，否則必須重新設(shè)計(jì)新的制動(dòng)軟管總成。所以要根據(jù)使用環(huán)境要求來(lái)選擇合適的總成，必要時(shí)選擇性能高于使用環(huán)境要求的制動(dòng)軟管總成。

制動(dòng)軟管總成的使用壽命是有限的，超過(guò)規(guī)定的使用期限后制動(dòng)軟管總成失效的的風(fēng)險(xiǎn)漸漸增加，隨時(shí)都可能失效。所以用戶應(yīng)該做好壽命周期管理工作，當(dāng)使用壽命達(dá)到使用期限時(shí)要盡快更換新的產(chǎn)品，保證制動(dòng)軟管總成的可靠性，同時(shí)也保證了車(chē)輛的安全性。

2制動(dòng)軟管總成接頭斷裂

制動(dòng)軟管接頭斷裂直接導(dǎo)致制動(dòng)軟管失效，且失效前不易發(fā)現(xiàn)異常，所以其嚴(yán)重度為最高級(jí)別。接頭斷裂的主要原因有設(shè)計(jì)不當(dāng)、加工缺陷、外力作用。

接頭斷裂要從接頭設(shè)計(jì)開(kāi)始分析，首先是接頭材料的選擇，綜合考慮制動(dòng)軟管總成的使用工況和使用壽命要求，通常接頭都是選擇金屬材料。金屬材料選擇不當(dāng)，接頭可能在長(zhǎng)時(shí)間使用后出現(xiàn)腐蝕而斷裂;也可能會(huì)因金屬本身存在應(yīng)力而出現(xiàn)裂紋，裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致接頭斷裂。所以選擇接頭材料時(shí)要選擇具有良好的力學(xué)性能和防腐蝕性能的材料。如果所選金屬材料的力學(xué)性能優(yōu)良而防腐蝕性能不良時(shí)可采取鍍鋅、鍍鋅鎳合金等表面處理方法來(lái)增強(qiáng)材料的防腐蝕性能。第二是接頭尺寸設(shè)計(jì)不當(dāng)，金屬接頭設(shè)計(jì)時(shí)既要保證制動(dòng)軟管總成的通過(guò)量，又要保證易折彎，所以金屬的厚度既不能太厚也不能太薄。如果金屬層過(guò)厚，在折彎時(shí)變形量大，其內(nèi)應(yīng)力大容易在使用中開(kāi)裂;如果金屬層過(guò)薄，折彎處一側(cè)的厚度將低于設(shè)計(jì)值，其強(qiáng)度不足且存在應(yīng)力，在使用中易斷裂。在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免較大的尺寸變化，如凸臺(tái)直徑的急劇變化，這樣會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)截面而容易斷裂。在設(shè)計(jì)時(shí)采用有限元分析和試驗(yàn)驗(yàn)證等方式來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。另外，設(shè)計(jì)評(píng)審是必不可少的，專家的經(jīng)驗(yàn)豐富，能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，避免設(shè)計(jì)缺陷。

金屬接頭的加工缺陷有毛刺、碰傷、螺紋不合格、虛焊、漏焊、同軸度不合格等，虛焊、漏焊、同軸度不合格等缺陷極易導(dǎo)致接頭斷裂。所以接頭加工過(guò)程控制非常重要，加工單位必須要制定加工工藝、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定檢驗(yàn)流程和考核制度，好的過(guò)程控制才能加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

3制動(dòng)軟管總成接頭脫落

近年來(lái)制動(dòng)軟管接頭脫落故障偶有發(fā)生，造成客戶投訴和重大的經(jīng)濟(jì)損失。2014年某出口貨運(yùn)車(chē)輛一根制動(dòng)軟管接頭與扣壓套脫離。故障發(fā)生后對(duì)制動(dòng)軟管進(jìn)行分析和驗(yàn)證。首先是故障件檢查，發(fā)現(xiàn)扣壓套與接頭卡槽的接觸面太小，即使扣壓套完全沖壓安裝到位，也不會(huì)有太高的拔脫力。1號(hào)和2號(hào)管用開(kāi)口尺寸小的扣壓套做成制動(dòng)軟管總成，3號(hào)管用開(kāi)口大的（與故障件尺寸一致）扣壓套做成制動(dòng)軟管總成進(jìn)行拔脫力試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為1號(hào)管拔脫力值為4901N，2號(hào)管拔脫力值為4173N，3號(hào)管拔脫力值僅為994N。故此次制動(dòng)軟管接頭脫落故障原因?yàn)榭蹓禾组_(kāi)口尺寸大，沖壓安裝到位后扣壓套與接頭卡槽的接觸面太小，制動(dòng)軟管總成拔脫力不足。

2016年某地鐵車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中，制動(dòng)軟管總成接頭脫落，導(dǎo)致風(fēng)泄露量巨大，造成車(chē)輛緊急制動(dòng)和車(chē)輛救援。對(duì)故障軟管總成解剖分析，發(fā)現(xiàn)橡膠軟管安裝不到位。正常情況下橡膠軟管管口應(yīng)該安裝到金屬接頭的卡槽凸臺(tái)邊緣，然而故障件的橡膠軟管僅安裝到金屬接頭尾部溝槽密封段的一半，導(dǎo)致制動(dòng)軟管在扣壓后的密封性能和抗拔脫性能大大降低。膠管與金屬件扣壓在一起，不易發(fā)現(xiàn)橡膠軟管未安裝到位的情況。

4制動(dòng)軟管鼓包

制動(dòng)軟管鼓包現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外生產(chǎn)的膠管都有出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。因鼓包后制動(dòng)軟管的功能未受到直接影響，一般都是車(chē)輛在例行檢查或者檢修的時(shí)候發(fā)現(xiàn)異常，通常采取直接更換制動(dòng)軟管的方式處理。制動(dòng)軟管出現(xiàn)鼓包的現(xiàn)象主要原因是橡膠軟管粘合強(qiáng)度不足。

某企業(yè)生產(chǎn)的制動(dòng)軟管總成多次被不同客戶發(fā)生鼓包現(xiàn)象，每次只能更換新的產(chǎn)品來(lái)處理。不僅帶來(lái)了不小的經(jīng)濟(jì)損失，而且影響企業(yè)形象。于是組織項(xiàng)目組來(lái)徹底解決鼓包問(wèn)題。對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)鼓包問(wèn)題的橡膠軟管進(jìn)行外層膠和增強(qiáng)層間的粘合強(qiáng)度試驗(yàn)。

5制動(dòng)軟管泄漏

制動(dòng)軟管的泄漏問(wèn)題極少出現(xiàn)，偶有泄漏現(xiàn)象情況，一般泄漏量較小，不會(huì)造成車(chē)輛停運(yùn)。較大的泄漏故障都是爆管、接頭斷裂、脫頭等重大故障。泄漏的原因主要有軟管壓接不到位，制動(dòng)軟管總成安裝螺紋松動(dòng)，橡膠軟管有雜質(zhì)。

6總結(jié)

軌道交通車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)用的軟管總成故障不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而影響行車(chē)安全。通過(guò)制動(dòng)軟管總成的故障模式分析及時(shí)做好應(yīng)對(duì)，預(yù)防故障的發(fā)生，避免了經(jīng)濟(jì)損失，消除了安全隱患。軌道交通裝備的制造企業(yè)宜選擇大中型企業(yè)生產(chǎn)的制動(dòng)軟管總成，這些企業(yè)管理制度完善、質(zhì)量體系健全、生產(chǎn)工藝先進(jìn)、檢測(cè)手段完備、產(chǎn)品質(zhì)量明顯高于其他企業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量在同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平，且保持穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁慶凱.機(jī)車(chē)車(chē)輛新型制動(dòng)軟管及總成的研制[J].橡膠工業(yè)，2004（12）：0739-05.

（作者單位：南京利德東方橡塑科技有限公司）