軌道車輛空氣制動系統(tǒng)有無螺紋管對比分析

李忠輝

摘要：伴隨著我國城市化建設(shè)不斷更新變化，城市地鐵交通漸漸成為人們出行的第一選擇，地鐵以其環(huán)?？旖荨⒕徑饴访娼煌〒頂D等優(yōu)勢，得到廣大市民的不斷好評。城市軌道相對于交通來說，制動系統(tǒng)肩負著極其重要的作用。文章介紹了城市軌道車輛空氣制動系統(tǒng)螺紋管與無螺紋管密封原理、安裝工藝對比分析和技術(shù)革新帶來的可觀效率。

關(guān)鍵詞：軌道車輛；空氣制動系統(tǒng)；螺紋管；無螺紋管；卡套式接頭；安裝工藝 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U213 文章編號：1009-2374（2016）24-0068-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.034

近來年，全國許多城市相繼開通了城市軌道公共交通，作為城市道路擁擠最佳解決方案，由于城市軌道交通每站之間的距離很短，所以車輛的調(diào)速和停車程序就比較頻繁。只有車輛啟動速度更快，制動距離更短，才能充分提高車輛的運行速度。與此同時，城市有軌交通車輛的旅客多、上下波動大，這對車輛載重也產(chǎn)生了較大的影響，其運營可靠性及安全性永遠都是擺在第一位的。其中列車空氣制動系統(tǒng)是確保列車能夠安全運營的重要系統(tǒng)之一，為了確?？諝庵苿酉到y(tǒng)可靠性、安全性，空氣制動管路系統(tǒng)的安裝過程對于任何一家城軌制造企業(yè)來說都是關(guān)鍵工序。本文將結(jié)合重慶單軌三號線新造車輛空氣制動管路制動管采用的無螺紋鋼管進行詳細探討。

1 對比分析

當(dāng)前城市軌道列車制動系統(tǒng)制動管常用的有螺紋鋼管和無螺紋薄鋼管兩種，早期受到材料和安裝工藝影響，列車制動系統(tǒng)管路多采用有螺紋鋼管。但近年隨著列車制動系統(tǒng)發(fā)展，制動管逐漸向著輕量化，高密封性，同時安裝省時、省力、便于維護等方面發(fā)展，無螺紋管被引進逐漸替代有螺紋鋼管作為列車制動系統(tǒng)管路新寵。本節(jié)對螺紋管與無螺紋管各自優(yōu)缺點及安裝工藝進行簡要對比分析。

1.1 密封原理及可靠性分析

有螺紋管件采用螺紋密封，由于密封方式特殊性需使用厚壁鋼管，安裝時通常采用樂泰密封繩改善密封效果和潤滑，滿足GB/T 3287標(biāo)準(zhǔn)。其強度較高，彎曲性較弱，但耐腐蝕性較強。

無螺紋管件通過卡套密封，卡套在預(yù)裝后切入鋼管，從而在鋼管和卡套之間達到良好的密封效果，是國外應(yīng)用近百年的成熟標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（ISO8434），具有優(yōu)良的耐沖擊和振動性，彎曲性強，但耐腐蝕性較弱。同時可實現(xiàn)輕量化，相比有螺紋管件使每輛車減重約40kg。

1.2 檢修方便性分析

有螺紋管件由于管材的限制，需大量使用直管件，彎曲處多采用彎管接頭，管接頭多導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏點較多，系統(tǒng)氣密性相對較差。且管接頭處一旦發(fā)生泄漏可能需要拆卸相連接的部分管路來重新緊固泄漏部位，檢修工序復(fù)雜。

無螺紋管件所有接頭均采用“活結(jié)”形式，可大量使用彎管，減少管接頭總體數(shù)量，一旦管接頭處發(fā)生泄漏則直接再次緊固相應(yīng)活接即可，檢修工序簡單。

1.3 安裝工藝分析

有螺紋管件由于采用螺紋密封方式，緊固扭力值要求較高，需使用大扳手和專用管鉗安裝，安裝前需要纏繞密封繩，同時在安裝和拆卸過程中螺紋鐵屑和密封繩碎屑容易進入管路，在管路中造成制動、緩解不良等后果；安裝時需清理之前的繩碎屑重新纏繞密封繩；管路安裝完畢后，管件接口處多余的密封繩需用熱吹風(fēng)機吹縮處理；同時由于管材性質(zhì)，彎曲半徑較小，多采用有管和直角接頭，安裝工藝過程十分繁瑣。

無螺紋管件可在組裝制動管路系統(tǒng)時使用預(yù)安裝機和普通扳手進行預(yù)裝，管路系統(tǒng)預(yù)裝檢查無誤后，僅使用普通棘輪扳手單人就可以正式安裝，安裝時扭緊管接頭活接螺母到規(guī)定扭力值即可，由于管接頭較少，安裝設(shè)備簡單，施工工藝簡單明了。

2 無螺紋管技術(shù)條件

鋼管尺寸精度符合DIN2391標(biāo)準(zhǔn)；表面光亮不允許有劃痕，表面粗糙度≤1.6μm；內(nèi)部不得產(chǎn)生黃斑、銹點、銹蝕現(xiàn)象；彎曲處不得有皺紋、裂紋等現(xiàn)象。

管子加工成成品時，需將鋼管垂直截斷，管端面與管軸線的垂直度誤差應(yīng)小于0.5°，截斷后不得影響鋼管端口處圓度和直徑，截斷處內(nèi)外表面應(yīng)去除毛刺，允許倒角最大為0.2×45°，加工完成后，距離管端50mm范圍內(nèi)不許有劃痕和壓痕，圓度較好。所有管路加工后，內(nèi)部需進行彈丸清潔處理，綿子彈裝入海綿子彈槍中，對已去除毛刺的制動管進行清潔，確保無任何雜物和細小的微粒貼敷在管壁上，除去油脂、灰塵；對彎管需做通球試驗，鋼球直徑為鋼管內(nèi)徑的90%。目前重慶單軌三號線新造車輛空氣制動管路制動管采用了上述的無螺紋鋼管，作為一次技術(shù)引進革新，配合完善的預(yù)裝、安裝及保壓等工藝文件，大大減少了制造企業(yè)的安裝工序和時間，節(jié)約了勞動力的制造成本。

3 卡套式管接頭

無螺紋鋼管因為管件端部自身無螺紋，需采用相應(yīng)的卡套式管接頭連接。目前運用較廣的管接頭為park公司的EO卡套式管接頭系列（執(zhí)行ISO8434標(biāo)準(zhǔn)）。接頭因裝配方便、體積小、壓力等級高而著稱，其分為低壓、中壓和高壓三個系列（LL、L、S系列），這樣使得各種不同的應(yīng)用場合可以實現(xiàn)最經(jīng)濟化和空間最小化的方案?？ㄌ资焦芙宇^雖然其成本較高，但其安裝方便性強、使用壽命長、可靠性高、易維護、抗振性好等特點，更符合城軌車輛的性能要求，是世界上使用最為廣泛的一種管接頭。本節(jié)對卡套式管接頭結(jié)構(gòu)及原理進行簡要分析。

3.1 接頭結(jié)構(gòu)及原理

如圖1所示，E0卡套式管接頭主要由外套螺母、接頭體、卡套、鋼管組成，均為標(biāo)準(zhǔn)件（按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8434執(zhí)行）。管接頭采用卡套金屬密封方式，具有耐腐蝕、耐沖擊振動性能，同時具有擰緊保護功能和彈簧效應(yīng)。

如圖2為卡套式管接頭工作原理，安裝時外套螺母內(nèi)錐面與卡套尾部錐面貼合2，并給予卡套一個向前的推力，接頭體內(nèi)錐面與卡套前部錐面貼合1，并將卡套前端兩道刃口壓入鋼管外壁，進而形成卡套前端刃口切入鋼管外壁、卡套兩端錐面分別與外套螺母及接頭體內(nèi)錐面貼合的密閉環(huán)境3，達到密封效果。另外，卡套前端的止動邊限制了刃口過量切入對管子造成損傷的可能性，起到了防過擰功能。同時，卡套肩部特殊的凹部使得裝配得以穩(wěn)定控制。另外，中部微微拱起，由此產(chǎn)生的彈性效應(yīng)避免了金屬接觸密封的應(yīng)力松弛現(xiàn)象。

3.2 卡套預(yù)裝工藝過程

管路安裝前卡套需要預(yù)裝在鋼管上，在選用相匹配的接頭體，其中接頭體有直通接頭、三通接頭、直角接頭、鉸接式接頭等，其規(guī)格大小由系統(tǒng)壓力值、介質(zhì)溫度及流速、工作環(huán)境等因素決定。

卡套預(yù)裝采用電動液壓預(yù)裝機，首先從鋼管扣壓端依次套入螺母、卡套，然后將裝好的鋼管放入預(yù)裝機擋板內(nèi)，鋼管前段放入模具內(nèi)，蓋上保護蓋板，按住扣壓按鈕，在模具連接桿伸出到最長時，旋轉(zhuǎn)扣壓壓力調(diào)整旋鈕開始調(diào)節(jié)壓力，在壓力達到設(shè)定扣壓壓力1秒左右松開。在力矩作用下卡套切削刃咬入管子的表面，實現(xiàn)了卡套的預(yù)安裝。卡套預(yù)裝是空氣制動管路組裝過程中非常重要的一步，它的好壞將直接影響到管路系統(tǒng)的氣密性及使用年限。

3.3 卡套預(yù)裝工藝要求

（1）卡套安裝方向正確（卡套刃口方向應(yīng)朝向制動管端口）；（2）預(yù)裝壓力應(yīng)符合表1壓力工藝要求；（3）預(yù)裝后卡套前端至鋼管端面的距離應(yīng)符合表1工藝要求；（4）預(yù)裝完畢后，鋼管外壁稍稍隆起，卡套允許徑向旋轉(zhuǎn)，但徑向移動不可超過1mm；（5）預(yù)裝完畢后，對所有預(yù)裝完畢的管路采用不低于600kPa的干燥濾塵濾油空氣對管路進行逐根吹掃，吹掃后采用保護套對每根制動管的端部進行保護。

現(xiàn)場裝配時由于設(shè)計、制造過程中一些誤差，進入裝配現(xiàn)場的鋼管在長度或角度上可能存在偏差，導(dǎo)致管路定位后不能正常安裝，使管路產(chǎn)生拉緊、彎曲等不良現(xiàn)象。因此需要裝配人員根據(jù)現(xiàn)場實際需求對鋼管的長度及角度進行切割調(diào)整，并最終確定鋼管的安裝位置。管路試裝應(yīng)遵循先試裝外徑較大的鋼管，并以此定位試裝外徑較小的鋼管，特別是在裝配空間小、管路集中的情況下，先大后小的試裝順序尤為重要。

表1 卡套前端至鋼管端面的距離工藝要求及管徑與

預(yù)裝壓力對應(yīng)表

4 結(jié)語

城市軌道交通運輸對于我國交通運輸網(wǎng)絡(luò)來說，是非常重要的組成部分，城市經(jīng)濟的發(fā)展離不開它，兩者息息相關(guān)?，F(xiàn)在，全中國甚至世界各地以政治、經(jīng)濟、文化為中心的城市都新建了各種形式的軌道交通運輸網(wǎng)，有些甚至作為了所在地區(qū)標(biāo)志性的景觀建筑。本章通過無有螺紋管與有螺紋管對比，指出了無螺紋管的先進性和實用性，對無螺紋鋼管安裝工藝簡單、省時進行肯定，對卡套式接頭的結(jié)構(gòu)先進性和原理進行了詳細的介紹，并結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗對各工序中的安裝重點及要求進行了闡述。

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（責(zé)任編輯：王 波）