李秀芝，李小龍

（青島四方阿爾斯通鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司，山東青島 266000）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，高鐵以其準(zhǔn)點(diǎn)、高速的優(yōu)勢越來越受到人們的青睞。在旅途過程中，與乘客接觸最多的是座椅，而靠背是動車組客室座椅的重要組成部件。靠背的主要作用是支撐乘客的軀干[1]，且乘客可通過調(diào)節(jié)靠背角度使坐姿更加舒適，因此，其安全性與舒適性直接影響乘客的乘坐體感。同時，在列車運(yùn)用過程中發(fā)現(xiàn)，座椅靠背相關(guān)故障的發(fā)生頻率較高。

1 座椅靠背調(diào)節(jié)原理

一方面，為了使乘客在旅途過程中獲得更高的舒適度，座椅靠背角度需可調(diào)節(jié)，以滿足乘客多樣性的需求；另一方面，為使乘客在旅途過程中視野更人性化，某型動車組客室座椅要求其朝向應(yīng)與列車行駛方向保持一致，這就要求座椅必要時可旋轉(zhuǎn)180°?？紤]列車定員最大化的要求，座椅靠背初始狀態(tài)設(shè)計為0°，占用最小的旋轉(zhuǎn)空間。同時，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)試驗(yàn)分析及列車空間限制，最大傾斜角度設(shè)計為24.5°。

為兼顧以上兩項(xiàng)需求，座椅靠背設(shè)計為角度可調(diào)節(jié)式，初始狀態(tài)為0°，最大傾斜角度為24.5°，無級手動調(diào)節(jié)，乘客可根據(jù)需求自行控制。

座椅靠背調(diào)節(jié)原理如下：

（1）靠背角度調(diào)節(jié)。與靠背調(diào)節(jié)相關(guān)的主要部件如圖1 所示。觸發(fā)靠背調(diào)節(jié)裝置，裝置帶動剎線開始動作，剎線拉動撥桿打開氣彈簧觸點(diǎn)，這時乘客后背給座椅靠背施加作用力，靠背骨架通過靠背轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)、壓縮氣彈簧，待角度調(diào)節(jié)到舒適時，松開靠背調(diào)節(jié)裝置，此時，氣彈簧觸點(diǎn)彈出，鎖定氣彈簧，鎖定靠背角度，完成靠背角度調(diào)節(jié)過程。靠背有傾斜角度時，氣彈簧內(nèi)油氣混合物因被壓縮會產(chǎn)生壓力差。

圖1 靠背調(diào)節(jié)關(guān)鍵部件

（2）靠背復(fù)原。當(dāng)乘客再次觸發(fā)靠背調(diào)節(jié)裝置，同時取消作用在座椅靠背上的力時，氣彈簧內(nèi)油氣混合物因被壓縮而產(chǎn)生的壓力差，推動氣彈簧活塞桿運(yùn)動，進(jìn)而推動靠背骨架恢復(fù)到0°初始狀態(tài)?？勘痴{(diào)節(jié)及氣彈簧工作原理如圖2 所示。

圖2 靠背調(diào)節(jié)原理

2 高發(fā)故障研究及防控措施

座椅運(yùn)用過程中，靠背相關(guān)故障發(fā)生頻率相對較高。主要有兩種表現(xiàn)形式：一種為靠背無法鎖定。觸發(fā)靠背調(diào)節(jié)裝置，給座椅靠背施加一定的力之后，靠背角度可調(diào)節(jié)，但是無法鎖定；另一種為靠背角度無法調(diào)節(jié)。觸發(fā)靠背調(diào)節(jié)裝置，給座椅靠背施加一定的力后，靠背在初始位置鎖定不動，角度無法調(diào)節(jié)。分析原因主要有以下3 個方面，分別為結(jié)構(gòu)設(shè)計、裝配質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1.1 靠背調(diào)節(jié)裝置形式

剎線行程的長短對故障率影響較大。剎線行程越短，對生產(chǎn)裝配要求越高，靠背無法鎖定和靠背角度不能調(diào)節(jié)兩種故障都有可能發(fā)生，長期使用過程中，故障率持續(xù)升高。

對剎線行程影響較大的是靠背調(diào)節(jié)裝置的形式，目前常見的有按鈕和扣手兩種形式（圖3）?？凼謩x線行程更長，按鈕剎線行程較短，但按鈕形式外觀更受歡迎?？山Y(jié)合客戶對外觀的要求和故障率綜合考慮選擇調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式。

圖3 靠背調(diào)節(jié)裝置

2.1.2 靠背螺栓

使用過程中發(fā)現(xiàn)，靠背螺栓斷裂頻率較高，靠背螺栓斷裂后靠背角度不能調(diào)節(jié)?？勘彻羌芡ㄟ^轉(zhuǎn)臂與氣彈簧相連，靠背調(diào)節(jié)角度時轉(zhuǎn)臂以螺栓為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，此螺栓主要作用是為轉(zhuǎn)臂提供旋轉(zhuǎn)支撐，同時將靠背骨架固定到座椅骨架上，是靠背旋轉(zhuǎn)過程中主要的承重部件（圖4）。分析斷裂原因主要是在轉(zhuǎn)軸螺栓受力方向上的剛性不足、螺栓抗剪切能力不足、強(qiáng)度不足等造成的。

圖4 靠背螺栓

主要預(yù)防措施包括：在螺栓處增設(shè)支架，提高螺栓轉(zhuǎn)軸處剛性；提高螺栓抗剪切能力，將螺栓等級由10.9 級調(diào)整為8.8 級；加大螺栓規(guī)格，將螺栓規(guī)格由M8 調(diào)整為M10，提高強(qiáng)度；另外，因此處承受沖擊力太大，與整車等壽命的要求過于嚴(yán)苛，可考慮將螺栓設(shè)為五級修必?fù)Q件。

2.1.3 剎線斷裂

有時會發(fā)生剎線斷裂的故障，究其原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。剎線材質(zhì)為金屬內(nèi)芯包裹塑料外層，如果剎線運(yùn)動過程中存在與尖銳邊摩擦或運(yùn)動不順暢的情況，長期使用則可能會發(fā)生剎線摩擦斷裂的情況。

這時需要改善設(shè)計，優(yōu)化剎線運(yùn)動軌跡，并對剎線運(yùn)動軌跡進(jìn)行試驗(yàn)檢測即可解決。

2.2 裝配及安裝工藝

2.2.1 剎線空程量控制

如果剎線過松，空程量太大，觸發(fā)靠背調(diào)節(jié)裝置到底后，依然無法打開氣彈簧，靠背角度調(diào)節(jié)失靈，表現(xiàn)為按鈕或扣手觸發(fā)失效；如果剎線過緊，沒有留出合理的空程，氣彈簧始終處于敞開狀態(tài)或臨界敞開狀態(tài)，此時，無需觸發(fā)靠背調(diào)節(jié)裝置，即可調(diào)節(jié)靠背角度，且靠背無法鎖定。

由此可見，剎線空程量的控制工藝非常關(guān)鍵，這要求座椅生產(chǎn)商制定科學(xué)有效且方便檢測的安裝工藝。

2.2.2 剎線頭脫落

圖5b）為按鈕式靠背調(diào)節(jié)裝置工作原理。按下按鈕，按鈕推動撥塊旋轉(zhuǎn)，撥塊帶動剎線運(yùn)動打開座椅氣彈簧，從而可調(diào)節(jié)靠背角度。

圖5 按鈕式靠背調(diào)節(jié)裝置

如果剎線安裝不可靠，如圖5a）中剎線頭從撥塊里脫離，此時操作按鈕是無效的，表現(xiàn)為靠背角度不能調(diào)節(jié)。預(yù)防措施為確保剎線頭與撥塊連接可靠，如剎線安裝后，可使用熱熔膠等封閉撥塊開口。

2.2.3 氣彈簧開口銷脫落

氣彈簧連接多處使用開口銷，運(yùn)用過程中發(fā)現(xiàn)，開口銷的選型不合適或安裝方式不對，會發(fā)生脫落，導(dǎo)致氣彈簧無法動作，進(jìn)而影響靠背無法調(diào)節(jié)。

圖6a）中的普通型開口銷安裝時需工人將開口銷的兩腳分別向兩側(cè)彎曲成“八”字形，但調(diào)查發(fā)現(xiàn)存在不正規(guī)操作的情況，導(dǎo)致開口銷脫落。

圖6 普通型開口銷與快速開口銷

建議使用圖6b）中的快速開口銷，安裝快捷，不易脫落，從零部件選型上控制產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量

部分座椅短期使用后出現(xiàn)批量靠背無法鎖定和復(fù)位的問題。究其原因是氣彈簧活塞桿粗糙、缸筒內(nèi)壁光潔度差、密封件劣制等，導(dǎo)致氣彈簧在短期使用后出現(xiàn)密封不良、力值衰減等質(zhì)量問題，進(jìn)而導(dǎo)致靠背無法鎖定和復(fù)位。

針對這類問題，主要措施是選用質(zhì)量穩(wěn)定、口碑好的產(chǎn)品。

3 結(jié)束語

針對某型動車組客室座椅，介紹了靠背的調(diào)節(jié)原理，對靠背在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的頻率較高的故障進(jìn)行了分析和研究，并針對各類故障提出了預(yù)防建議，為座椅運(yùn)用中靠背故障的修復(fù)及后續(xù)座椅的設(shè)計和生產(chǎn)組裝提供參考價值。