南京地鐵S8號(hào)線(xiàn)制動(dòng)缸塔簧斷裂分析與處理

鄭瑩瑩

摘要：南京地鐵S8號(hào)線(xiàn)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā)生多起制動(dòng)缸漏氣故障，經(jīng)拆解發(fā)現(xiàn)為制動(dòng)缸內(nèi)塔簧斷裂所致。在確保制動(dòng)缸功能正常的前提下，對(duì)塔簧進(jìn)行了優(yōu)化，消除了此類(lèi)故障隱患。

關(guān)鍵詞：地鐵、制動(dòng)缸、塔簧、優(yōu)化

引言

南京地鐵S8號(hào)線(xiàn)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，發(fā)生多起制動(dòng)缸塔簧斷裂故障，造成制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸呼吸孔長(zhǎng)排風(fēng)現(xiàn)象。為此，對(duì)塔簧進(jìn)行了優(yōu)化，避免了此類(lèi)故障的再次發(fā)生。

1.問(wèn)題描述

南京地鐵S8號(hào)線(xiàn)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā)生多起制動(dòng)缸漏氣故障，經(jīng)拆解發(fā)現(xiàn)，故障制動(dòng)塔簧斷均存在斷裂現(xiàn)象（圖1 ），極大的影響了制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.原因分析

如圖2所示，制動(dòng)缸塔簧一端安裝在活塞上，另一端安裝在軸承托架上。在制動(dòng)缸緩解時(shí)，活塞在復(fù)位彈簧和塔簧的共同作用下復(fù)位。其中復(fù)位彈簧的復(fù)原力通過(guò)活塞上面的斜面?zhèn)鬟f，而塔簧的力直接傳遞。

拆解漏氣制動(dòng)缸發(fā)現(xiàn)，缸內(nèi)塔簧斷裂，斷裂塔簧的一端擠壓在活塞上的密封皮碗與缸體之間，造成皮碗擠壓出現(xiàn)破損，導(dǎo)致制動(dòng)缸漏氣。

經(jīng)進(jìn)一步分析，考慮塔簧斷裂部分的應(yīng)力較高是最為可能的因素之一，故決定對(duì)塔簧進(jìn)行優(yōu)化。在確保制動(dòng)缸功能正常的前提下，通過(guò)調(diào)整塔簧截距，改善塔簧材質(zhì)，降低塔簧在工作狀態(tài)下的彈性系數(shù)，從而減少受力，提高安全系數(shù)。

3.整改措施

優(yōu)化后的塔簧結(jié)構(gòu)如圖3（右）所示。塔簧在額定工作高度范圍內(nèi)，左側(cè)舊塔簧在壓縮初始階段彈性系數(shù)較小，后期增長(zhǎng)明顯，所以在工作范圍內(nèi)塔簧下部大圈已基本壓并。而優(yōu)化后的右側(cè)新塔簧彈性系數(shù)得到了有效控制，在工作范圍內(nèi)并圈情況比較均勻，符合要求。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)化后塔簧的可靠性，抽取新塔簧樣品進(jìn)行了試驗(yàn)。

隨機(jī)抽取3根塔簧在工裝上進(jìn)行100萬(wàn)次模擬全制動(dòng)行程測(cè)試（表1），從表中可看出，經(jīng)過(guò)壽命試驗(yàn)的塔簧力值仍在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，且沒(méi)有異常衰減。

隨機(jī)抽取6根塔簧及3個(gè)帶停放制動(dòng)缸，每個(gè)制動(dòng)缸輪流安裝2根塔簧，依次進(jìn)行制動(dòng)緩解間隙試驗(yàn)、停放制動(dòng)不完全施加條件下的手緩解功能試驗(yàn)。

從表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，停放制動(dòng)缸手緩解間隙與正常間隙基本一致，在停放制動(dòng)未完全施加的情況下，手緩解后力值為0，間隙正常。說(shuō)明新塔簧不但可以在正常工況下完全緩解制動(dòng)，而且在特殊工況（停放制動(dòng)未完全施加）的情況也可以完全緩解制動(dòng)。

綜上所述，優(yōu)化后的塔簧滿(mǎn)足使用要求，且經(jīng)疲勞試驗(yàn)后力值衰退在合理范圍;新塔簧安裝到制動(dòng)缸內(nèi)部后，對(duì)于制動(dòng)缸整體性能沒(méi)有任何影響，并且可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)的停放制動(dòng)未完全施加的極端情況下的使用要求。

參考文獻(xiàn)

[1]王順利、李培署、王風(fēng)洲、紀(jì)鉛磊.北京5號(hào)線(xiàn)地鐵列車(chē)制動(dòng)缸壓力控制[J].鐵道車(chē)輛，2014（7）：5-8.

[2]?陳春棉.南京地鐵1號(hào)線(xiàn)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)分析[J].電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛，2012（5）：52-54.