路金昌,冷 東，劉運(yùn)東

(1.中車(chē)青島四方車(chē)輛研究所有限公司，山東 青島 266031；2.中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130062)

空氣彈簧作為動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架二系懸掛系統(tǒng)的重要部件，能有效提高列車(chē)的平穩(wěn)性和舒適性。如圖1所示，總風(fēng)管壓力經(jīng)過(guò)溢流閥、節(jié)流閥、三通塞門(mén)、過(guò)濾器、高度閥給空氣彈簧供風(fēng)。當(dāng)列車(chē)運(yùn)營(yíng)時(shí)，由于乘客分布不均勻或列車(chē)通過(guò)曲線，因重力不均，造成車(chē)輛高度不一致，車(chē)體相對(duì)轉(zhuǎn)向架運(yùn)動(dòng)，高度閥對(duì)空氣彈簧進(jìn)行充排氣壓力控制，直到車(chē)體恢復(fù)至設(shè)定高度[1]。

圖1 空氣懸掛控制系統(tǒng)氣路圖

但空氣彈簧壓力過(guò)高容易引起空氣彈簧爆裂，從而導(dǎo)致車(chē)體傾斜、連掛裝置脫鉤或者翻車(chē)等重大安全事故的發(fā)生。為避免過(guò)高的空氣壓力對(duì)空氣彈簧造成損壞，動(dòng)車(chē)組空氣懸掛控制設(shè)備采用安全閥保護(hù)空氣彈簧組件，當(dāng)空氣彈簧壓力超過(guò)800 kPa時(shí)，安全閥開(kāi)啟進(jìn)行排氣。

目前該安全閥為進(jìn)口部件，沒(méi)有相關(guān)檢修工藝文件，當(dāng)整車(chē)到達(dá)四五級(jí)修時(shí)，安全閥進(jìn)行換新，拆下的安全閥進(jìn)行報(bào)廢處理。采用換新模式的安全閥四五級(jí)修檢修成本較高，且下車(chē)的安全閥仍有檢修價(jià)值，直接作為廢品處理造成極大的浪費(fèi)。因此有必要對(duì)安全閥的檢修工藝進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)安全閥的檢修再利用。

1 安全閥的檢修

安全閥結(jié)構(gòu)如圖2所示，當(dāng)空氣彈簧內(nèi)部壓力在正常工作壓力范圍內(nèi)，即低于安全閥整定壓力800 kPa時(shí)，此時(shí)閥芯受壓縮彈簧的作用力，將密封墊壓在閥體的閥座上，安全閥內(nèi)部與外界隔斷。當(dāng)空氣彈簧內(nèi)壓力超過(guò)安全閥整定壓力時(shí)，將克服壓縮彈簧力推動(dòng)閥芯離開(kāi)閥體，使閥體閥座開(kāi)啟，空氣彈簧內(nèi)壓縮空氣通過(guò)閥體排風(fēng)口排出。另外可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)手動(dòng)通風(fēng)螺栓，拉動(dòng)閥桿提起閥芯，達(dá)到手動(dòng)排風(fēng)的功能。

圖2 安全閥結(jié)構(gòu)圖

安全閥檢修涉及拆解、清洗、檢驗(yàn)、組裝、試驗(yàn)工序，并伴有檢修過(guò)程中故障情況的處理，為使各工序在生產(chǎn)過(guò)程中順利流轉(zhuǎn)，有效縮短檢修周期，制訂了安全閥檢修工藝流程如圖3所示。

圖3 安全閥檢修工藝流程

本文主要從檢修目標(biāo)、拆解組裝工藝、必?fù)Q件清單、偶換件修復(fù)工藝和性能指標(biāo)驗(yàn)證這幾方面進(jìn)行了分析。

1.1 檢修目標(biāo)分析

安全閥安裝在動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架上，使用環(huán)境比較惡劣，除了受到雨雪風(fēng)沙的侵蝕外，還承受著來(lái)自軌道的激勵(lì)振動(dòng)。達(dá)到四級(jí)修程的安全閥，表面污漬嚴(yán)重，啟閉壓差偏差較大。

結(jié)合動(dòng)車(chē)組的修程修制要求，檢修的安全閥應(yīng)至少滿足240萬(wàn)公里或6年的使用要求，并且適用動(dòng)車(chē)組嚴(yán)冬酷暑的環(huán)境使用要求。TB/T 3457—2016《動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)用安全閥》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，安全閥整定壓力偏差為3%整定壓力，排放壓力≤1.1倍整定壓力，回座壓力≥0.9倍整定壓力。

因此檢修后安全閥的性能指標(biāo)如下：

(1) 適用環(huán)境溫度：-40～+45 ℃；

(2) 振動(dòng)沖擊等級(jí)：符合IEC 61373:2010《鐵路設(shè)備滾動(dòng)車(chē)輛設(shè)備沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)》 2類(lèi)；

(3) 整定壓力：(800±24) kPa；

(4) 排放壓力：≤880 kPa；

(5) 回座壓力：≥720 kPa；

(6) 氣密性：常溫下泄漏量≤5 kPa/min，低溫泄漏量≤10 kPa/min；

(7) 閥體及手動(dòng)通風(fēng)螺栓進(jìn)行必要的防銹處理，以盡量減少下次檢修時(shí)閥體及手動(dòng)通風(fēng)螺栓出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

為實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)，關(guān)鍵在于保證閥體閥口的完整性，并且選用合適的密封墊橡膠材質(zhì)和合適的表面處理方式。

1.2 拆解組裝工藝分析

制定合理的拆解組裝工藝，需要盡量減少對(duì)安全閥零件的破壞，并節(jié)省拆解組裝時(shí)間[2-6]。參考安全閥結(jié)構(gòu)，鉛封及圓柱銷(xiāo)可以通過(guò)尖嘴鉗和沖子方便地拆除；十字卡環(huán)及調(diào)整螺栓拆解空間較小，拆解不當(dāng)易造成閥桿損壞，因而需要制作專(zhuān)用工裝；閥桿及閥芯已壓裝為一體，拆解時(shí)不再進(jìn)行分解；組裝時(shí)需要對(duì)安全閥開(kāi)啟壓力進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)優(yōu)先完成密封墊與閥桿閥芯的組裝、彈簧及調(diào)整螺栓的組裝并借助試驗(yàn)臺(tái)完成壓力調(diào)整。

綜上所述確定拆解工藝為依次剪斷鉛封線、拆除圓柱銷(xiāo)、用工裝破環(huán)十字卡環(huán)后，取出墊片、手動(dòng)通風(fēng)螺栓、O型圈。用特制工裝，擰出調(diào)整螺栓，取出壓縮彈簧、閥桿，并將密封墊從閥桿中取出。而確定的組裝工藝步驟為首先將密封墊裝入閥桿，注意應(yīng)充分排出槽位內(nèi)的空氣，安裝合格的密封墊應(yīng)完全裝入槽位，并與槽位平齊。依次將閥桿、壓縮彈簧、調(diào)整螺栓裝入閥體，并借助試驗(yàn)臺(tái)，完成開(kāi)啟壓力的調(diào)整。再依次裝入O型圈、手動(dòng)通風(fēng)螺栓、墊片、十字卡環(huán)、圓柱銷(xiāo)及鉛封等零部件。

1.3 必?fù)Q件清單及偶換件修復(fù)工藝分析

必?fù)Q件通常為存在表面老化變形、材料剛度衰減、影響行車(chē)安全關(guān)鍵零件及拆解過(guò)程中破損的零件必須更換。因此確定必?fù)Q件為鉛封、圓柱銷(xiāo)、十字卡環(huán)、壓縮彈簧、密封墊、O型圈。因氟硅橡膠具有良好的物理機(jī)械性能及化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)良的耐酸堿性、耐油、耐老化性能，滿足安全閥的使用條件要求，所以定為新造密封墊橡膠材質(zhì)。

除必?fù)Q件之外的其余部件均為偶換件。墊片、調(diào)整螺栓、閥體、閥桿、手動(dòng)通風(fēng)螺栓等部件放入超聲波清洗機(jī)進(jìn)行清洗，去除油脂、鎖固膠殘漬等。由于閥體與車(chē)端管接頭為管螺紋配合密封膠連接，待修閥體外螺紋留有較多的固化密封膠，需要用刷子額外進(jìn)行機(jī)械清理。閥體中對(duì)外螺紋存在磕碰變形的，用板牙進(jìn)行套絲修復(fù)，檢查閥座是否平整光滑，對(duì)有輕微麻點(diǎn)的進(jìn)行研磨修復(fù)，對(duì)有較大缺陷的報(bào)廢處理。閥桿主要檢查其上部與十字卡環(huán)配合處的卡槽是否有破損，閥桿與閥桿下端密封墊安裝槽的垂直度是否合格，若合格可留用。

閥體和手動(dòng)通風(fēng)螺栓通過(guò)清洗和檢查合格后進(jìn)行鍍鎳處理。銅鍍鎳可以有效保護(hù)銅不被氧化，并具有較高的硬度、良好的美觀性，因此適用于閥體和手動(dòng)通風(fēng)螺栓的表面處理。

1.4 性能指標(biāo)驗(yàn)證分析

完成檢修的安全閥，為了驗(yàn)證是否滿足性能指標(biāo)要求，需要進(jìn)行高低溫、振動(dòng)沖擊等型式試驗(yàn)。其中：低溫試驗(yàn)按GB/T 2423.1—2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)A：低溫》的試驗(yàn)Ab進(jìn)行，試驗(yàn)條件為(-40±3) ℃×16 h。高溫試驗(yàn)按GB/T 2423.2—2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)A：高溫》的試驗(yàn)Bb進(jìn)行，試驗(yàn)條件為(45±2) ℃×16 h。振動(dòng)沖擊試驗(yàn)按IEC 61373：2010中2類(lèi)部件的要求進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)表明，檢修的安全閥性能指標(biāo)滿足要求。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 安全閥型式試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 檢修安全閥安裝方式優(yōu)化建議

安全閥在動(dòng)車(chē)組上的安裝方式如圖4所示，安全閥閥體螺紋、管接頭內(nèi)螺紋均為G3/4非密封管螺紋，安裝時(shí)在閥體螺紋處涂抹樂(lè)泰572密封膠，然后旋入Parker管接頭緊固，通過(guò)密封膠實(shí)現(xiàn)密封。

圖4 檢修安全閥裝車(chē)照片

檢修的安全閥已批量裝車(chē)且應(yīng)用良好。但期間發(fā)生了4起安全閥與車(chē)輛管接頭連接端面處漏風(fēng)現(xiàn)象，對(duì)發(fā)生該故障的安全閥拆解下來(lái)進(jìn)行檢查，螺紋完整無(wú)明顯缺陷，重新與管接頭組裝進(jìn)行了測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，因此判斷漏風(fēng)故障是組裝不良引起的。鑒于非密封螺紋采用涂抹密封膠的方式達(dá)到密封效果，但對(duì)涂膠量、涂膠固化時(shí)間等均有要求，對(duì)裝配過(guò)程要求較高。經(jīng)測(cè)試，在安全閥與Parker管接頭之間增加一紫銅密封墊(端面密封)，并保留原涂抹密封膠的組裝工藝，這使得密封效果更可靠。在安全閥與管接頭之間增加密封墊，從根本上改善密封效果，降低對(duì)安全閥螺紋狀態(tài)、組裝過(guò)程的要求，從而有效降低漏風(fēng)故障率。

4 結(jié)論

安全閥對(duì)保證空氣彈簧的安全運(yùn)用至關(guān)重要，本文通過(guò)對(duì)安全閥檢修工藝研究，實(shí)現(xiàn)了安全閥的檢修再利用，有效地降低了運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)在安全閥與管接頭之間增加密封墊，這有效地降低了漏風(fēng)故障率。