動車組實時溫度傳感器修復(fù)技術(shù)研究

王歡

摘要：實時溫度傳感器用于檢測列車的各軸箱、齒輪箱以及牽引電機的溫度狀態(tài)。是反映動車組狀態(tài)是否良好，能否安全運行的一項至關(guān)重要的技術(shù)指標(biāo)，因此也是動車組檢修的一項重要內(nèi)容。高級修時需對轉(zhuǎn)向架用實時溫度傳感器進(jìn)行分解檢查，在拆解實時溫度傳感器時存于金屬墊圈外徑與傳感器探頭內(nèi)孔間隙小導(dǎo)致無法取出金屬墊圈的現(xiàn)象。針對動車組裝用實時溫度傳感器高級檢修時偶換率高的問題進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計及原因分析，通過分析提出了一種特制提取刀具以及現(xiàn)車提取銅墊的工藝方法，并通過大量試驗驗證了工藝方法以及使用后產(chǎn)品自身質(zhì)量的可靠性，從而降低了傳感器分解及更換工作量，大幅提升了生產(chǎn)效率。本文針對此問題提出了一種工藝方法并驗證了使用此方法后實時溫度傳感器的質(zhì)量可靠性。

關(guān)鍵詞：動車組；實時溫度；傳感器；修復(fù)技術(shù)

動車組在進(jìn)行高級修時，部分牽引電機傳動端溫度傳感器膠管在壓接部位出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，針對脫出原因分析，對膠管壓接的技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和驗證。膠管的作用為保護(hù)電纜防止動車組高速運行時沙石的沖擊。考慮到部分安裝位置朝下，靠近鐵軌表面，砂石擊打的情況更嚴(yán)重，該部位的膠管采用了壁厚厚度大的膠管，膠管內(nèi)包含一層織物，膠管整體強度較高，后半部分采用壁厚較小膠管，大膠管與小膠管之間采用了金屬件通過壓接的技術(shù)連接，安裝在電機表面時，兩端分別通過線纜夾固定在電機表面，兩個固定點的距離適中，從而保證動車組在高速運行中，膠管不會出現(xiàn)明顯抖動。動車組在進(jìn)行高級修時，溫度傳感器須拆卸下來并進(jìn)行清洗、測試，在此過程中膠管會受到拉力和扭轉(zhuǎn)力，對于膠管壓接部位抗拉力小的產(chǎn)品，就會出現(xiàn)膠管脫離現(xiàn)象。

1結(jié)構(gòu)與原理分析

1.1傳感器的結(jié)構(gòu)

大、小膠管通過轉(zhuǎn)接頭實現(xiàn)轉(zhuǎn)接，膠管脫離位置位于大膠管與小膠管轉(zhuǎn)接位置處。

1.2膠管壓接原理

膠管壓接部位的結(jié)構(gòu)簡圖參見圖4所示，先在電纜上壓接一個金屬內(nèi)套，用來支撐膠管內(nèi)壁，套上膠管后外面再套一個金屬環(huán)，并用八芯的模具對金屬環(huán)進(jìn)行壓接，壓接時端部保留一定的距離不壓接，膠管受壓后會向兩端擠壓變形，從而在端部未壓接的部位形成一個凸臺，膠管的防脫力主要由兩部分組成，一部分來自與膠管與內(nèi)外金屬管之間的摩擦力，另一部分來自與壓接過程中形成的這個凸臺。

2問題描述及原因分析

CRH2A、CRH380A統(tǒng)型動車組裝用的實時溫度傳感器內(nèi)部金屬墊圈在各高級修均為必?fù)Q件，在動車組返廠高級修時存在部分實時溫度傳感器內(nèi)部金屬墊圈取不出來的問題，如圖1所示。對于此情況之前一直采取拆解直接更換新的實時溫度傳感器。

分析傳感器內(nèi)部金屬墊圈取不出的主要原因是由于金屬墊圈在組裝初期受到一定的擠壓發(fā)生延展性變形，導(dǎo)致銅墊內(nèi)孔孔徑變小，卡緊傳感器探頭，隨著動車組運行過程中的振動及長時間運行等原因，加之金屬墊圈與活動螺母之間間隙太小，不便于拆卸，導(dǎo)致金屬墊圈無法取下。

3解決措施及可靠性驗證

3.1解決措施

采用一種裝置由固定工裝架、頂部螺栓、刀具固定塊和合金工具鋼刀具組成。將刀具套入實時溫度傳感器探頭內(nèi)，用固定塊將刀具固定放置于工裝架中，溫度傳感器置于預(yù)留孔內(nèi)并固定。調(diào)節(jié)頂部螺栓，使螺栓凸臺對準(zhǔn)刀具內(nèi)孔，使用力矩扳手旋緊頂部螺栓，力矩參考值為27N.m，當(dāng)力矩已達(dá)到預(yù)設(shè)值后將螺栓擰松，金屬墊圈被壓碎，從而用鑷子取出被擠壓變形的金屬墊圈。

3.2螺母端面受力分析

為了分析在使用工裝提取金屬墊圈的過程中活動螺母端面是否會發(fā)生變形，需利用機械手冊中的通用公式計算活動螺母端面在拆卸過程中的受力情況，具體計算如下：

3.2.1預(yù)緊力（軸向力的計算）及受力面積計算

預(yù)緊力Q0=M/（K1·d）×103=4500N～13500N。

受力面積S=π（B12-B22）=3.14×（142-8.22）≈404.31mm2

其中：M為扭緊力矩；Q0為預(yù)緊力；K1為基數(shù)系數(shù)；d為螺栓的公稱直徑；B1為探頭壓到活動螺母端面的外圓尺寸：Φ14mm，B2為活動螺母端面內(nèi)孔的尺寸Φ8.2mm；M=27N.m，K1為0.1～0.3，d=20mm，

3.2.2活動螺母端面壓強計算

P=Q0/S=13500/404.31≈33.4MPa（其中Q0取最大值）

通過計算可知，在使用工裝拆取金屬墊圈時，工裝對活動螺母端面產(chǎn)生的壓強P為33.4MPa，其值遠(yuǎn)低于活動螺母材料本身的抗拉強度735MPa。故能確保在操作過程中不會使活動螺母端面產(chǎn)生變形。

3.3可靠性驗證

3.3.1絕緣電阻及耐壓試驗

抽選3件提取金屬墊圈后實時溫度傳感器進(jìn)行驗證，用直流1000VDC兆歐表對傳感器外殼和引線（包括屏蔽線）間、屏蔽線與信號線間進(jìn)行絕緣電阻測試。在3件實時溫度傳感器外殼和引線（包括屏蔽線）間逐漸升壓至4000V（50Hz），保持1min，試驗完后，再次進(jìn)行絕緣電阻試驗。

記錄數(shù)值如表1所示，可以看出3件實時溫度傳感器絕緣電阻試驗、耐電壓試驗均合格；其外殼與線（包括屏蔽線）間絕緣電阻都大于1000MΩ，屏蔽線與信號線間絕緣電阻都大于200MΩ。

3.3.2振動試驗

將樣件通過工裝安裝在振動臺上（通孔螺栓安裝扭矩148N·m，活動螺母安裝扭矩42N·m），在活動螺母與通孔螺栓之間做好緊固標(biāo)識，在常溫下進(jìn)行模擬長壽命振動試驗，每個方向的振動時間為5h。在試驗過程中，用瞬斷儀記錄傳感器的導(dǎo)通狀態(tài)。試驗完后檢查傳感器緊固標(biāo)識，并進(jìn)行絕緣電阻測試和0℃的允差試驗。

經(jīng)過振動試驗后，發(fā)現(xiàn)3件實時溫度傳感器緊固標(biāo)識未出現(xiàn)偏移，活動螺母無松動。用瞬斷儀傳感器的導(dǎo)通狀態(tài)曲線無跳變、瞬斷現(xiàn)象。振動試驗后絕緣電阻檢測及允差試驗如表2所示，說明振動試驗未對實時溫度傳感器性能造成影響。

3.3.3允差試驗

對3件實時溫度傳感器進(jìn)行-30℃，0℃，100℃，150℃的檢測允差。將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計與實時溫度傳感器同時插入恒溫槽同一高度處，待溫度穩(wěn)定后，進(jìn)行比較。要求各溫度點允差滿足B級允差。記錄數(shù)值如表3所示，可以看出3件傳感器產(chǎn)品允差檢查均合格。

結(jié)論

采用該裝置可以有效的提取出變形金屬墊圈，解決了實時溫度傳感器時溫度傳感器內(nèi)部銅墊取不出來導(dǎo)致更新實時溫度傳感器的問題。使用該裝置拆取金屬墊圈時，對活動螺母端面產(chǎn)生的壓強為33.4MPa，遠(yuǎn)低于活動螺母材料本身的抗拉強度。故能確保在操作過程中不會使活動螺母端面產(chǎn)生變形。采用該裝置取出金屬墊圈的實時溫度傳感器各項電學(xué)性能仍滿足技術(shù)要求，操作過程中探頭臺階處產(chǎn)生的壓痕未對產(chǎn)品自身性能產(chǎn)生任何影響。

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（作者單位：北京鐵路集團(tuán)天津動車客車段天津動車所）