某型機(jī)車單元制動(dòng)器閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松弛原因分析及改進(jìn)措施

王國(guó)明

摘要：某型機(jī)車運(yùn)用中單元制動(dòng)器出現(xiàn)數(shù)起閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松弛故障。通過對(duì)故障發(fā)生機(jī)理的深入研究，找出故障原因。對(duì)組裝工藝進(jìn)行了針對(duì)性改進(jìn)，并優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，徹底消除閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松弛現(xiàn)象。確保機(jī)車的可靠運(yùn)行，滿足了客戶的要求。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧苿?dòng)器;螺釘;松弛

中圖分類號(hào)：U260.11+1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）05-0129-02

1? 故障現(xiàn)象

某型機(jī)車運(yùn)用中單元制動(dòng)器出現(xiàn)數(shù)起閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松弛故障。目前機(jī)車普遍具有空氣制動(dòng)和電阻制動(dòng)兩種制動(dòng)方式，但當(dāng)列車速度低時(shí)，電阻制動(dòng)的制動(dòng)力很小，所以電阻制動(dòng)還必須與空氣制動(dòng)配合使用[1]?；A(chǔ)制動(dòng)裝置是制動(dòng)作用的最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其作用是將制動(dòng)活塞的推力增大一定的倍數(shù)，均衡地傳給各個(gè)閘瓦，并使閘瓦壓緊車輪產(chǎn)生制動(dòng)作用[2]。單元制動(dòng)器是實(shí)施空氣制動(dòng)的新型基礎(chǔ)制動(dòng)裝置。單元制動(dòng)器作為機(jī)車走行部實(shí)施制動(dòng)功能的關(guān)鍵部件，其零件的遲緩將給機(jī)車制動(dòng)功能的可靠實(shí)施帶來不利影響。

現(xiàn)場(chǎng)觀察已松脫閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘?shù)穆菁y部有涂抹螺紋緊固膠的痕跡。安裝閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘?shù)拈l瓦托轉(zhuǎn)軸外圓有較明顯的銹蝕痕跡，兩端的螺紋孔內(nèi)有少量油性物質(zhì)。其余未見異常。

2? 原因分析

如圖2所示，閘瓦托轉(zhuǎn)軸穿過閘瓦托和懸掛連桿，兩端用閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘固定，實(shí)現(xiàn)閘瓦托和懸掛連桿的鉸接。閘瓦托轉(zhuǎn)軸和閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘通過螺紋聯(lián)接，并涂抹螺紋緊固膠實(shí)現(xiàn)防松。閘瓦托轉(zhuǎn)軸的材質(zhì)為GCr15，淬火硬度HRC50～55，表面發(fā)藍(lán)。發(fā)藍(lán)處理最后一步工序需要浸油處理，增強(qiáng)防銹效果。閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺紋孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)的少量油性物質(zhì)，很可能就來自發(fā)藍(lán)處理。而螺紋聯(lián)接在組裝前必須徹底清洗去除油脂等污物，并完全晾干，才能保證組裝后的聯(lián)接強(qiáng)度。螺紋緊固膠也要涂抹充分，涂膠后還必須保證固化時(shí)間，如果提前使用可能導(dǎo)致螺紋緊固膠失效。

該型機(jī)車用單元制動(dòng)器來自進(jìn)口單元制動(dòng)器的國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目，二者在閘瓦托和懸掛連桿處有完全相同的結(jié)構(gòu)。因此我們對(duì)進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)單元制動(dòng)器進(jìn)行了比對(duì)研究。研究中發(fā)現(xiàn)同樣是完成組裝的單元制動(dòng)器，用扳手?jǐn)Q一端的閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘，所有進(jìn)口單元制動(dòng)器的閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘都可以帶動(dòng)閘瓦托轉(zhuǎn)軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng);而國(guó)產(chǎn)單元制動(dòng)器有的可以轉(zhuǎn)動(dòng)，有的則完全轉(zhuǎn)不動(dòng)。

經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口單元制動(dòng)器的閘瓦托寬度全部小于其閘瓦托轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度，這樣組裝完成后閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘緊貼在閘瓦托轉(zhuǎn)軸的端面上，與閘瓦托的兩側(cè)面存在間隙X1（見圖3）。而國(guó)產(chǎn)單元制動(dòng)器個(gè)別閘瓦托的寬度大于其閘瓦托轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度，這樣組裝完成后閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘緊貼在閘瓦托的兩側(cè)面，卻與閘瓦托轉(zhuǎn)軸的端面存在間隙X2（見圖3）。在這種情況下，采用螺紋副聯(lián)接的兩個(gè)零件的端面不貼合，將削弱螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度。

而且在設(shè)計(jì)上閘瓦托轉(zhuǎn)軸應(yīng)可相對(duì)閘瓦托和懸掛連桿自由旋轉(zhuǎn)。閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘緊緊夾住閘瓦托，相當(dāng)于二者結(jié)合為一體，這時(shí)懸掛連桿對(duì)閘瓦托轉(zhuǎn)軸的摩擦力就有使閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松脫的趨勢(shì)。懸掛連桿內(nèi)孔裝有帶儲(chǔ)油槽的青銅軸承，與GCr15淬火的閘瓦托轉(zhuǎn)軸配合，在正常情況下摩擦力不會(huì)太大。但之前發(fā)現(xiàn)的閘瓦托轉(zhuǎn)軸外圓上明顯的銹蝕使懸掛連桿對(duì)閘瓦托轉(zhuǎn)軸的摩擦顯著增大，這就成為導(dǎo)致閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松脫的一個(gè)不可忽視的因素。

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)機(jī)車在使用中經(jīng)常用含清洗劑的高壓水槍對(duì)單元制動(dòng)器進(jìn)行清洗，長(zhǎng)期如此可能造成閘瓦托轉(zhuǎn)軸處的油脂逐漸流失，并使閘瓦托轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)期工作在潮濕環(huán)境中，從而導(dǎo)致銹蝕的發(fā)生。

綜上所示，此類故障是三方面原因?qū)е碌?。首先是工藝方面，主要是零件組裝前清洗不徹底，存在油脂殘留，造成組裝后螺紋聯(lián)接強(qiáng)度不足，螺紋緊固膠涂抹不充分和涂膠后固化時(shí)間不足也是可能的原因。其次是尺寸公差控制方面，部分閘瓦托寬度大于其閘瓦托轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度，造成組裝后閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘緊貼在閘瓦托的兩側(cè)面，卻與閘瓦托轉(zhuǎn)軸的端面存在間隙，削弱了螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度。最后是運(yùn)用條件方面，長(zhǎng)期用含清洗劑的高壓水槍清洗，造成閘瓦托轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重銹蝕，使懸掛連桿對(duì)閘瓦托轉(zhuǎn)軸的摩擦顯著增大，也是導(dǎo)致閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松脫的重要原因。

3? 整改措施

針對(duì)以上情況我們采取了下列整改措施：

①在工藝文件中對(duì)需涂抹螺紋緊固膠的零件的清洗、涂膠、固化做了更細(xì)化的要求。規(guī)定組裝前內(nèi)、外螺紋應(yīng)進(jìn)行徹底清洗，必須用汽油或丙酮等清洗劑清洗干凈去除雜質(zhì)、油脂、加工碎屑等污物。待溶劑揮發(fā)、干燥后再使用螺紋緊固膠263進(jìn)行粘結(jié)。確保距端部5個(gè)完整螺距以上的螺紋圓周表面涂滿膠水，螺紋牙底應(yīng)完全充滿膠液;如螺紋長(zhǎng)度超過20個(gè)螺距，除涂滿5螺距外，還要在整個(gè)螺紋圓周表面涂上呈180角度對(duì)稱的2條膠水，涂膠后應(yīng)及時(shí)按照工藝要求的力矩?cái)Q緊。打膠擰緊后，在室溫下應(yīng)保證靜置10小時(shí)以上使螺紋緊固膠完全固化。

②在圖紙中對(duì)閘瓦托寬度和閘瓦托轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度的公差做了嚴(yán)格控制，確保前者小于后者。這樣組裝完成后閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘就緊貼在閘瓦托轉(zhuǎn)軸的端面上，與閘瓦托的兩側(cè)面存在間隙。并在工藝中要求組裝后用扳手順時(shí)針擰一端的閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘，閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘必須可以帶動(dòng)閘瓦托轉(zhuǎn)軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。確保新造單元制動(dòng)器不再出現(xiàn)此類問題。

針對(duì)已經(jīng)裝車的單元制動(dòng)器，拆卸更換新的閘瓦托極為不便，近乎需將單元制動(dòng)器大部分解體，而更換閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘則較為方便。所以選擇設(shè)計(jì)了新的閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘，在其端面處新增設(shè)了一個(gè)1mm的圓臺(tái)（見圖4）。在組裝中一側(cè)使用舊的閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘，一側(cè)使用新的閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘，這就相當(dāng)于將閘瓦托轉(zhuǎn)軸加長(zhǎng)了1mm，確保組裝后閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘?shù)亩嗣媾c閘瓦托的兩側(cè)面存在間隙。

③針對(duì)用戶長(zhǎng)期用含清洗劑的高壓水槍清洗的工作環(huán)境，需要提高閘瓦托轉(zhuǎn)軸的抗銹蝕能力。將閘瓦托轉(zhuǎn)軸材質(zhì)由GCr15改為3Cr13，并將原有的整體淬火加表面發(fā)藍(lán)的熱處理工藝改為表面高頻淬火。材質(zhì)本體有更好的抗銹蝕能力。采用表面高頻淬火并取消發(fā)藍(lán)工藝后閘瓦托轉(zhuǎn)軸外圓表面在確保耐磨的同時(shí)更為光滑，有效減少與懸掛連桿的摩擦，可防止因較大摩擦力導(dǎo)致的螺紋聯(lián)接松弛。

4? 實(shí)施效果

按改進(jìn)后方案生產(chǎn)的新造單元制動(dòng)器運(yùn)用中再未出現(xiàn)類似問題;同時(shí)對(duì)已裝車單元制動(dòng)器也按上述方案進(jìn)行了整改，取得了良好的效果。單元制動(dòng)器閘瓦托轉(zhuǎn)軸螺釘松弛故障得到了有效解決，為機(jī)車的可靠運(yùn)行提供了有力保障，得到了客戶的認(rèn)可。同時(shí)也為今后同類問題的解決積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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