劉俠， 朱西深

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 技術(shù)工程部，山東 青島266111）

1 引 言

CRH2C 型動(dòng)車組持續(xù)運(yùn)行時(shí)速為300km/h，具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、舒適等特點(diǎn)。在整車設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到CRH2A 型動(dòng)車組給水衛(wèi)生系統(tǒng)成本高、檢修繁瑣等問(wèn)題，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。將光電感應(yīng)式水龍頭優(yōu)化設(shè)計(jì)為按壓式水龍頭，經(jīng)過(guò)近5 年的線路運(yùn)行，大部分CRH2C 型動(dòng)車組進(jìn)行了四級(jí)修及次輪三級(jí)修，在歷次高級(jí)修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)衛(wèi)生間按壓式水龍頭故障率較高。經(jīng)過(guò)工程技術(shù)人員對(duì)該型號(hào)水龍頭結(jié)構(gòu)和和工作原理研究及改進(jìn)，提高了維修使用率并降低了新品更換率。

2 按壓式水龍頭結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 按壓式水龍頭結(jié)構(gòu)

衛(wèi)生間按壓延時(shí)水龍頭由本體和閥芯組成，閥芯分為延時(shí)槽、復(fù)位彈簧、復(fù)位彈簧座和按壓閥芯（圖1、圖2）。

圖1 按壓延時(shí)水龍頭結(jié)構(gòu)圖

圖2 按壓閥芯分解圖

2.2 按壓式水龍頭工作原理

按壓延時(shí)水龍頭進(jìn)水管由動(dòng)車組車下水泵提供90～140kPa 自來(lái)水，通過(guò)延時(shí)槽格柵進(jìn)入延時(shí)槽，當(dāng)按壓延時(shí)水龍頭閥蓋時(shí)，閥芯柱被推出閥芯，自來(lái)水通過(guò)閥芯柱和進(jìn)水格柵間的縫隙進(jìn)入到閥芯內(nèi)部，然后通過(guò)進(jìn)水格柵的小孔和水龍頭的出水口流出（見(jiàn)圖3）。按壓閥帽后，自來(lái)水進(jìn)入閥芯柱內(nèi)部和復(fù)位彈簧形成壓力差，通過(guò)調(diào)節(jié)閥芯柱的進(jìn)水量來(lái)調(diào)節(jié)和復(fù)位彈簧的壓力差，從而控制復(fù)位彈簧的復(fù)位時(shí)間，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

圖3 按壓延時(shí)水龍頭閥芯工作原理解析圖

3 按壓式水龍頭常見(jiàn)故障及維修

在動(dòng)車組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中頻繁使用及各地水質(zhì)的差別，在按壓延時(shí)水龍頭內(nèi)部形成水垢，并且其內(nèi)部零部件老化及其他原因?qū)е略撔吞?hào)水龍頭返廠檢修故障率很高。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤研究及經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)以下故障診斷維修進(jìn)行論述。

3.1 按壓式水龍頭流量無(wú)法調(diào)節(jié)

按照CRH2C 型動(dòng)車組機(jī)械調(diào)試工藝文件要求，衛(wèi)生間按壓式水龍頭流量為150±20mL，使用φ3 的六角扳手插入閥帽上蓋的圓孔內(nèi)，調(diào)節(jié)閥芯柱的調(diào)節(jié)閥。調(diào)整之后按壓水龍頭，用量杯測(cè)量出水量。由于在線路運(yùn)行檢修過(guò)程中頻繁調(diào)整或施工不當(dāng)導(dǎo)致閥帽上的圓孔被堵塞或調(diào)節(jié)閥和六角扳手無(wú)法配合，導(dǎo)致無(wú)法調(diào)節(jié)水流量（見(jiàn)圖4）。如果將按壓閥芯分解，去除異物或更換閥芯柱，可解決該故障，避免更換整個(gè)按壓閥芯，從而降低動(dòng)車組檢修成本。

圖4 閥芯爆炸圖及閥芯柱實(shí)物

3.2 按壓延時(shí)水龍頭長(zhǎng)流水

在正常水壓條件下，按壓水龍頭閥帽后，水龍頭出水口長(zhǎng)流水，如果泄漏量超過(guò)1L/min 時(shí)，流量開(kāi)關(guān)接通，電氣控制裝置開(kāi)始計(jì)時(shí)，水泵持續(xù)工作，當(dāng)3 分鐘后判斷為泄漏，切斷水泵供水，重復(fù)判斷3 次后，故障車廂水泵停止運(yùn)行無(wú)法啟動(dòng)，便器和洗面池不能使用［1］。當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，導(dǎo)致旅客無(wú)法如廁和清潔個(gè)人衛(wèi)生。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和維修實(shí)踐，判斷上述故障是因?yàn)殚y芯復(fù)位彈簧長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，使其回復(fù)力降低或失效，并伴有彈簧變形，閥芯柱內(nèi)壓力總是大于彈簧回復(fù)力（見(jiàn)圖5），導(dǎo)致閥芯無(wú)法關(guān)閉，水龍頭長(zhǎng)流水，具體對(duì)閥芯受力分析如下：

在水龍頭正常使用過(guò)程中F上水壓=F下水壓，當(dāng)F調(diào)整＞F回復(fù)力時(shí)，導(dǎo)致水龍頭閥芯無(wú)法關(guān)閉，造成長(zhǎng)流水故障［2］。在沒(méi)有進(jìn)行上述分析之前，遇到該故障直接更換整個(gè)水龍頭，現(xiàn)在只需要更換該復(fù)位彈簧即可解決問(wèn)題。

圖5 進(jìn)水閥芯受力分析

3.3 按壓延時(shí)水龍頭關(guān)閉不嚴(yán)

按壓水龍頭閥帽后，閥帽在回復(fù)彈簧的作用下復(fù)位，但水龍頭還不時(shí)有水滴出或保持很小的流量一直流出。分解按壓水龍頭后，發(fā)現(xiàn)有兩種現(xiàn)象可以引起以上問(wèn)題：

（1）橡膠密封圈或塑料密封圈有明顯的壓痕或斷裂，導(dǎo)致密封質(zhì)量下降，自來(lái)水從水龍頭下部進(jìn)水口進(jìn)入水龍頭出水口，導(dǎo)致故障發(fā)生（見(jiàn)圖6）。

圖6 按壓延時(shí)水龍頭關(guān)閉不嚴(yán)

（2）從表面看并沒(méi)有明顯的破損和彈簧變形問(wèn)題，仔細(xì)觀察密封件，可以發(fā)現(xiàn)在閥芯密封位置有白色雜質(zhì)，拆下密封圈進(jìn)行清潔后重新組裝，試驗(yàn)后故障消除。

4 按壓水龍頭分解及專用工具設(shè)計(jì)

在研究維修方案過(guò)程中，首先解決的問(wèn)題是按壓水龍頭閥芯和閥體分解的問(wèn)題，受按壓水龍頭安裝位置的限制，無(wú)法用普通開(kāi)口扳手或可調(diào)扳手進(jìn)行拆卸。根據(jù)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后，設(shè)計(jì)出專用開(kāi)口扳手，方便維修和拆卸按壓延時(shí)水龍頭，按壓水龍頭的分解方法及工具設(shè)計(jì)如下：

4.1 按壓水龍頭分解

按壓水龍頭分解按照以下兩步執(zhí)行，見(jiàn)圖7。

圖7 水龍頭閥芯拆卸圖

（1）用專用工具33mm 叉口部分將卡環(huán)從閥芯上分解并將其提升，露出閥芯。

（2）用專用工具22mm 叉口部分卡住閥芯固定平面，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)口扳手將其分解。

4.2 按壓水龍頭專用工具設(shè)計(jì)

專用開(kāi)口扳手設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮材質(zhì)、空間位置、水龍頭結(jié)構(gòu)干涉以及主要定位和配合尺寸問(wèn)題：

（1）專用開(kāi)口扳手材質(zhì)設(shè)計(jì)。根據(jù)工廠實(shí)際情況，專用開(kāi)口扳手用于現(xiàn)場(chǎng)施工使用，不需要批量生產(chǎn)，主要目的是適用、環(huán)保、低成本。從降本增效的角度考慮，選用工廠動(dòng)車組或地鐵車體生產(chǎn)過(guò)程中剩余的邊角料進(jìn)行重復(fù)利用，但考慮到鋁合金材質(zhì)剛度較不銹鋼差，容易變形，故采用不銹鋼作為開(kāi)口扳手的加工材料。

（2）專用開(kāi)口扳手長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。受按壓水龍頭安裝空間及其自身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)原因，水龍頭中心距衛(wèi)生間A 面為137mm，距B 面為201mm，所以在設(shè)計(jì)開(kāi)口扳手過(guò)程中對(duì)其長(zhǎng)度控制在137mm～200mm 之間，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量確定為155mm（見(jiàn)圖8）。

圖8 按壓延時(shí)水龍頭局部安裝圖

圖9 開(kāi)口扳手及卡環(huán)平面圖

（3）專用開(kāi)口扳手開(kāi)口及角度設(shè)計(jì)。用游標(biāo)卡尺測(cè)量按壓延時(shí)水龍頭卡環(huán)和按壓閥芯尺寸，根據(jù)生產(chǎn)批次不同，卡環(huán)尺寸有1mm 的區(qū)別，故將開(kāi)口扳手設(shè)計(jì)成漸變式開(kāi)口，這樣可以適應(yīng)不用卡環(huán)的拆卸，但設(shè)計(jì)過(guò)程中要測(cè)量卡環(huán)側(cè)直徑，這樣可以確定開(kāi)口扳手的開(kāi)口深度應(yīng)當(dāng)大于擋環(huán)直徑的2/3，避免使用過(guò)程中開(kāi)口扳手卡不住卡環(huán)造成施工危險(xiǎn)，具體尺寸計(jì)算為φ35mm×（2/3）=23.3mm，同時(shí)考慮到卡環(huán)生產(chǎn)批次不同導(dǎo)致的尺寸差，所以確定開(kāi)口深度為29mm（見(jiàn)圖9）。

5 結(jié) 語(yǔ)

衛(wèi)生間按壓延時(shí)水龍頭在動(dòng)車組運(yùn)行過(guò)程中尤其在長(zhǎng)大線路上使用頻繁，由此造成高級(jí)修返廠檢修過(guò)程中50%的按壓延時(shí)水龍頭出現(xiàn)故障，如果更換閥芯或整體更換按壓延時(shí)水龍頭會(huì)造成浪費(fèi)。通過(guò)對(duì)該零件可維修性研究，很大程度上降低了動(dòng)車組給水系統(tǒng)維修成本，同時(shí)也為其他動(dòng)車組給水系統(tǒng)維修提供可借鑒資料。在研究該維修方法的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)延時(shí)彈簧耐久性不好，在使用1.5 年后即會(huì)發(fā)生回彈力不足的問(wèn)題，建議更改其材質(zhì)，加大彈簧剛度，同時(shí)塑料密封圈在使用過(guò)程中極易磨損變形，建議更改成耐磨塑料材質(zhì)。在研究該維修方法的過(guò)程中不斷總結(jié)學(xué)習(xí)，其宗旨在于實(shí)現(xiàn)低碳的生活方式和環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)，達(dá)到降本增效的目的。

［1］ 宋培元，李少方.CRH2 型動(dòng)車組給水衛(wèi)生系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)方法研究［J］.科技與生活，2012（16）：192-193.

［2］ 許立忠，龔景安.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.