衡 緯

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司機(jī)輛分公司 河北 肅寧 062350)

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TQS1型撒砂閥磨損原因分析及改進(jìn)措施

衡 緯

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司機(jī)輛分公司 河北 肅寧 062350)

針對(duì)TQS1改進(jìn)通用型機(jī)車(chē)撒砂閥在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)的撐管、底蓋磨損嚴(yán)重的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，并結(jié)合機(jī)車(chē)實(shí)際情況提出相應(yīng)解決方案及措施。改進(jìn)后的撒砂閥磨損情況明顯好轉(zhuǎn)，使用壽命顯著延長(zhǎng)。

機(jī)車(chē)；撒砂閥；磨損

機(jī)車(chē)撒砂閥是利用壓縮空氣將砂箱內(nèi)石英砂噴到車(chē)輪踏面與鋼軌間，從而增加輪軌間的摩擦力，提高輪軌間粘著系數(shù)，防止機(jī)車(chē)輪對(duì)空轉(zhuǎn)或滑行的車(chē)載設(shè)備。TQS1改進(jìn)通用型機(jī)車(chē)撒砂閥(以下簡(jiǎn)稱(chēng)TQS1型撒砂閥)主要用在HXD1型機(jī)車(chē)上，安裝在機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架砂箱底部，工作時(shí)壓縮空氣經(jīng)吹砂風(fēng)口進(jìn)入撒砂閥內(nèi)部，經(jīng)風(fēng)嘴2將腔體內(nèi)砂粒攪起，另一部分壓縮空氣經(jīng)風(fēng)嘴1將砂粒從出砂口吹出[1](見(jiàn)圖1)。在實(shí)際使用過(guò)程中，由于該型撒砂閥出砂口下部撐管及底蓋磨漏，大量石英砂在撒砂過(guò)程中漏掉，沒(méi)有噴到車(chē)輪踏面及軌面之間，導(dǎo)致機(jī)車(chē)輪對(duì)空轉(zhuǎn)滑行以及石英砂的浪費(fèi)，并給機(jī)車(chē)檢修人員增加了額外工作量，延長(zhǎng)了機(jī)車(chē)庫(kù)停時(shí)間，嚴(yán)重影響了正常的運(yùn)輸秩序。

1 故障現(xiàn)象及原因分析

TQS1型撒砂閥磨損主要表現(xiàn)為出砂口連接管、撐管中部及撒砂閥底蓋磨損或磨穿(見(jiàn)圖2)。經(jīng)解體發(fā)現(xiàn)磨損部位分別位于風(fēng)嘴1和風(fēng)嘴2的正下方，其中：撐管磨損主要在中間轉(zhuǎn)角外側(cè)，呈現(xiàn)單邊磨損；撒砂閥底蓋的磨損位于底蓋正中，呈現(xiàn)圓錐狀。根據(jù)對(duì)33臺(tái)HXD1型機(jī)車(chē)撒砂閥使用情況的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，撐管平均使用壽命為5萬(wàn)km，撒砂閥底蓋為35萬(wàn)km，機(jī)車(chē)下行方向的撒砂閥磨損較上行方向的輕，主要原因是下行方向機(jī)車(chē)用砂較少。而上行方向機(jī)車(chē)由于電制動(dòng)使用頻繁，為防止機(jī)車(chē)空轉(zhuǎn)滑行，乘務(wù)員常常預(yù)防性撒砂，因此用砂量較大，撒砂閥磨損也較嚴(yán)重。而部分撒砂閥因風(fēng)嘴堵塞等問(wèn)題導(dǎo)致不下砂的幾乎沒(méi)有磨損。

圖1 撒砂閥結(jié)構(gòu)圖

圖2 撒砂閥磨損實(shí)物圖

對(duì)圖2中的樣件做化學(xué)成分檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表1)表明，母材化學(xué)成分滿(mǎn)足GB/T699—1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》的有關(guān)技術(shù)要求，即母材材質(zhì)為45#鋼，表面洛氏硬度為43，因此抗磨性能較差。

經(jīng)以上分析及實(shí)驗(yàn)證明撒砂閥磨損的主要原因?yàn)樯傲_擊磨損及閥體材質(zhì)抗磨性差[2]。

表1 撒砂閥材質(zhì)成分分析

2 改進(jìn)措施

2.1 材質(zhì)改進(jìn)

由于撒砂閥的作用原理是利用壓縮空氣將石英砂吹出閥體，不可避免地會(huì)產(chǎn)生磨損，為減緩閥體磨損，應(yīng)選用抗磨材料制造撐管及底蓋。目前通用的耐磨鋼主要有高錳鋼、耐磨低合金鋼等。其中，高錳鋼需要承受較大接觸應(yīng)力時(shí)其表面才會(huì)迅速硬化，且表面受沖擊力越大，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。耐磨低合金鋼以高強(qiáng)韌性、高硬度著稱(chēng)，其強(qiáng)度和硬度高于耐磨錳鋼，其塑性、韌性高于耐磨鑄鐵，經(jīng)水淬和回火處理后耐磨性好，可以滿(mǎn)足使用要求。經(jīng)綜合考慮選擇耐磨低合金鋼作為撐管及底蓋材料[3]。

2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

在閥體內(nèi)部增加了耐磨襯套以增強(qiáng)金屬閥體的抗磨強(qiáng)度，并改變噴嘴的噴射角度，避免石英砂垂直噴射到閥體，以此來(lái)減小閥體部件的磨損，改進(jìn)后撒砂閥外形如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的撒砂閥外形

耐磨襯套材料主要考慮耐磨工程塑料和陶瓷復(fù)合材料：耐磨工程塑料具有優(yōu)良的減摩、耐磨和自潤(rùn)滑特性，但其硬度低于石英砂硬度，因此不宜采用；陶瓷復(fù)合材料是在陶瓷基體中引入高強(qiáng)度、高彈性纖維等材料經(jīng)壓制燒結(jié)等工藝復(fù)合制成，具有超高強(qiáng)度和剛度、耐高溫、抗腐蝕等特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足撒砂閥惡劣的工作環(huán)境，因此選擇該材料制作砂閥襯套。

3 效果驗(yàn)證

經(jīng)以上改進(jìn)后，選取2臺(tái)機(jī)車(chē)做跟蹤觀察，觀察期為半年，對(duì)比結(jié)果如下：

(1)材質(zhì)改進(jìn)效果：撐管全部磨穿，平均使用壽命為7.5萬(wàn)km；撒砂閥底蓋有明顯磨損跡象，但尚未磨穿失效?？傮w而言材質(zhì)改進(jìn)后的撒砂閥部件使用壽命延長(zhǎng)約50%；

(2)結(jié)構(gòu)改進(jìn)效果：撐管磨穿6個(gè)(每臺(tái)機(jī)車(chē)16個(gè))，平均使用壽命達(dá)12萬(wàn)km以上；襯套有明顯磨損跡象，但尚未失效。結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的撒砂閥部件使用壽命延長(zhǎng)140%以上，效果比較明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)撒砂閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)后其部件使用壽命明顯延長(zhǎng)，同時(shí)有效改善了因撒砂不良而導(dǎo)致的機(jī)車(chē)輪對(duì)空轉(zhuǎn)滑行的問(wèn)題。

[1] 張朝輝,仵澤林.機(jī)車(chē)檢修體系培訓(xùn)教材[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2016.

[2] 丁仁亮.金屬材料及熱處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[3] 陳華輝,邢建東,李 衛(wèi).耐磨材料應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)04-0043-02

2015-11-23

衡 緯(1981-)，男，本科學(xué)歷，助理工程師，從事機(jī)車(chē)技術(shù)管理工作。

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