城軌車輛制動管路系統(tǒng)優(yōu)化升級改造研究

趙 帥

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266000）

0 引言

我國城市化進程日益加快，城市人口日益增加，這就對城市的交通提出較高的要求。城軌車輛與其他城市交通工具相比，具有運量大、速度快、安全、準時、節(jié)省能源以及不污染環(huán)境等優(yōu)點。比對兩種管路組裝流程差異、維護成本及重量變化等進行分析改造后，整車性能提升，以現(xiàn)代化加工設備及工藝流程，先進設計理論和方法、先進的設計理念為基礎(chǔ)，研究設計系統(tǒng)中最佳的管路布置，創(chuàng)新設計出能夠使系統(tǒng)達到最大效能的產(chǎn)品，即達到最佳匹配和最大效能。

1 制動管路比對分析

1.1 車輛管路設計重量比對（表1）

表1 車輛管路設計重量比對

1.2 接頭密封方式比對

（1）常規(guī)管路：鋼管兩端按照GB/T 7306.2—2000《55°密封管螺紋第2 部分：圓錐內(nèi)螺紋與圓錐外螺紋》標準要求車削加工螺紋，按螺紋方向在中間部分纏繞樂泰55 魔繩。

（2）改造后管路：鋼管選用符合EN 10216—5 壓力用無縫不銹鋼管配合采用GB/T 3765 卡套式管接頭及裝配方法，此結(jié)構(gòu)為金屬硬密封。

1.3 管路組裝比對

（1）常規(guī)厚壁管管路：①因鋼管兩端需要車削螺紋，故鋼管彎管不宜多段彎管，需借用較多的彎頭及活接接頭進行轉(zhuǎn)換；②鋼管兩端采用55°密封管螺紋，按照標準要求密封管螺紋的基準距離允許公差為±1 mm 螺距，如內(nèi)外螺紋分別走極限偏差時就會造成±2 mm 螺距，故現(xiàn)車管路裝配時很難保證一致性；③部分位置由于空間限制需要使用彎頭時，而鋼管及配合鐵標管件時，螺紋的起始角是不可控的，故會造成組裝的彎頭角度無法實現(xiàn)一致，需要工人調(diào)整螺紋填充材料用量進行調(diào)整角度，組裝不便；④鋼管兩端車削螺紋，在組裝時需要采用管鉗，管鉗裝配時會對鋼管及管件表面造成損傷。

（2）改造后薄壁管管路：①鋼管匹配卡套式管接頭，無需車削螺紋，故可以根據(jù)現(xiàn)車狀況，采用多道彎，減少接頭用量，相對也減少了維護及泄漏點；②鋼管無需加工螺紋，鋼管制作過程采用先進設備，能保證每根鋼管的誤差滿足標準要求，裝配時一致性較高；③卡套式管接頭相當于每個位置都是活接接頭，彎頭角度可隨意調(diào)整；④卡套式管接頭裝配只需要兩把開口扳手，緊固時都是作用在接頭六角面，不會對鋼管及接頭造成損傷。

1.4 制動管路維修更換

（1）原車厚壁管：管路采用55°密封管螺紋，在每個螺紋接口都需要添加樂泰55 魔繩（密封填充材料）。當一定年限及特定工況下，會造成填充材料老化失效，故造成泄漏影響車輛運行安全，需要按照一定年限后進行整車拆裝維護。

（2）改造后薄壁管管路：①C 形卡套型式結(jié)構(gòu)特點（圖1）?？ㄌ兹锌贏 在螺母擰緊力作用下受接頭體24°錐面壓迫形成弓形D 切入鋼管，當刃口切入到設計深度時，止動刃口B 及卡套尾端C 形成弓形E 與鋼管接觸，限制了刃口A 過量切入鋼管造成損傷鋼管，影響鋼管的強度。止動刃口B 與卡套尾端C 與鋼管接觸抱緊形成的弓形起到彈性阻尼作用，可在沖擊和振動情況下起到防松作用；②卡套式管接頭采用奧氏體不銹鋼，而且是全金屬硬密封，能滿足車輛全壽命，無需進行更換部件；③卡套式管接頭組裝工藝及要求安裝。

圖1 C 形卡套型式結(jié)構(gòu)

2 工藝流程及高精度生產(chǎn)設備

2.1 工藝流程（圖2）

圖2 工藝流程

（1）原材料出入庫和檢驗：采用立體式自動智慧倉庫，出入庫應做好管類物料防護，避免磕碰。設置專職質(zhì)量管理人員對物料進行第一次質(zhì)量檢驗，確保物料符合生產(chǎn)要求。

（2）下料：對領(lǐng)取的管類材料按照管路改造要求，進行下料。管類物料側(cè)角往往存在很多毛刺，在下料的過程中要求對毛刺進行打磨處理。下料完成后根據(jù)改造圖紙對物料進行編號。編號完成后，由質(zhì)檢員完成第二次質(zhì)量檢驗。

（3）管路清潔：供風系統(tǒng)是車輛重要的精密系統(tǒng)，對管理內(nèi)部的清潔度要求極高，避免因為管理中存在異物對空壓機、風缸等重要設備造成損壞。完成管路清潔后，有質(zhì)檢院完成第三次質(zhì)量檢驗。通過檢驗后對管路進行防護保存。

（4）彎管制作：根據(jù)改造圖紙，有大量的管路需要進行彎曲處理。對于需要進行彎曲處理的管路物料，調(diào)運至彎管區(qū)，進行彎管處理。在此過程中，要求高度控制彎管角度和尺寸，誤差控制在±1%以內(nèi)，需要提前在設備中進行設定。彎管工序完成后，由質(zhì)檢人員完成第四次質(zhì)量檢驗。

（5）后期處理：彎管完成后，要進行海綿子彈清潔，通過海綿子彈對管路內(nèi)壁做最終清潔，此項工序完成后，要求管路內(nèi)部通過過球檢驗，確保管路內(nèi)壁平整、無異物，達到裝車要求。上述工作完成后，有質(zhì)檢人員進行第五次質(zhì)量檢驗，符合要求的管路，安裝防護套，等待裝車。

2.2 高精度生產(chǎn)設備

（1）鋼管下料。采用高精度數(shù)顯送料設備，能快速準確定位需求長度，提高生產(chǎn)效率，確保尺寸準確，高精度數(shù)顯送料設備如圖3 所示。

圖3 高精度數(shù)顯送料設備

（2）全自動倒角機。鋼管的倒角效果直接影響卡套式管接頭的預裝效果，現(xiàn)車薄壁管采用全自動倒角機，有效控制倒角尺寸一致性及效果，杜絕了敞開式倒角機對人員的傷害，全自動倒角機如圖4 所示。

圖4 全自動倒角機

（3）三維數(shù)控全自動多頭彎管機：彎管機具有以下4 個特點：①模具采用多層疊加式，能快速切換不同管徑及不同彎曲半徑的鋼管一次成型，極大提升了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品穩(wěn)定性；②采用多頭左右彎結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)現(xiàn)車工況，實現(xiàn)多道不同的彎管結(jié)構(gòu)，能更有效的實現(xiàn)改造，并節(jié)省接頭的用量；③采用CNC 控制，可根據(jù)設計三維直接導入設備進行計算，根據(jù)三維模型自動彎制鋼管；④3D 彎管模擬仿真，有效驗證彎管可行性，三維數(shù)控全自動多頭彎管機如圖5 所示。

圖5 三維數(shù)控全自動多頭彎管機

（4）海綿子彈清潔：采用高壓風槍發(fā)射清潔海綿子彈清潔管路內(nèi)壁，確保鋼管內(nèi)表面清潔，無金屬碎屑、油污等雜質(zhì)。

（5）過球試驗：用相應規(guī)格的檢驗鋼球做過球試驗，檢驗鋼管變形及內(nèi)壁是否有異物殘留。

3 改制管路系統(tǒng)模塊化

通過完善的工藝及先進設備改造后的管路質(zhì)量可靠，管路結(jié)構(gòu)一致性高，然后通過對制動管路布置的優(yōu)化設置，可將部分制動管路合理整合成模塊化獨立管排。采用模塊化管排預組裝方案，在車輛組裝現(xiàn)場只需將預先組裝好的管排模塊分段順序安裝到車體底架上，管排模塊之間僅有少量管路接口需現(xiàn)場緊固，此外，高效的管路數(shù)字化配送方案，使得物料倉儲、運輸、配送、物料選取和施工都十分便捷，整體施工和管理效率都大幅提高，進而大幅縮短車輛的交貨期。

4 結(jié)束語

通過比對改造前后的制動管路比對分析?？煽康墓に嚳刂萍案呔壬a(chǎn)設備制造彎管，管路采用系統(tǒng)模塊化。地鐵車輛實現(xiàn)減重節(jié)能，降低維護成本及提高車輛運行可靠性。