時(shí)速160動(dòng)集動(dòng)車組撒砂彎管磨損分析及優(yōu)化

王晟晟 陳誠

摘 要：時(shí)速160動(dòng)集動(dòng)車組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)撒砂彎管磨損，對(duì)磨損情況進(jìn)行分析并優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：時(shí)速160動(dòng)集動(dòng)車組;彎管;磨損

當(dāng)時(shí)速160動(dòng)集動(dòng)車組（以下簡稱動(dòng)車組）車輪空轉(zhuǎn)時(shí)，通過撒砂器給車輪踏面和輪軌之間撒布砂子，來提高車輪與鋼軌間的粘著系數(shù)，進(jìn)而提高車輛的牽引力和制動(dòng)力。前期動(dòng)車組在運(yùn)行過程中，連續(xù)出現(xiàn)撒砂器與膠管相銜接的彎管出現(xiàn)磨損情況，影響撒砂器的正常撒砂。如圖1所示。

1 彎管磨損分析

1.1 彎管實(shí)物檢查

對(duì)返回的故障件檢查及現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)彎管磨損的位置均在其45°折彎處，通過X光檢查，彎管頂部至缺口處的內(nèi)壁為逐漸變薄狀態(tài)，且厚度明顯低于其他部位，缺口處且呈鋸齒狀，如圖2所示。說明彎管折彎處受到來自內(nèi)部的沖擊力，即受到了高壓風(fēng)帶動(dòng)砂粒的沖擊，在撒砂過程中，砂粒不斷的沖擊磨損彎管內(nèi)壁最終被磨穿。

1.2 彎管磨損機(jī)理分析

根據(jù)以上實(shí)物檢查分析，彎管磨損符合沖蝕磨損，是指流體攜帶顆粒以一定的速度和角度對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊所造成的表面材料流失的現(xiàn)象。其主要有三種理論：（1）微觀切削，當(dāng)顆粒模型和沖擊方向適當(dāng)時(shí)，顆粒就像刀具一樣對(duì)表面進(jìn)行刮削和犁皺。（2）擠壓剝落，顆粒在壓力作用下進(jìn)入摩擦表面并產(chǎn)生凹痕，表面材料擠壓出分層或鱗片狀剝落碎片。（3）疲勞失效，在顆粒形成的循環(huán)接觸力作用下，致使外表材料因疲勞而剝落。由于在管道彎曲磨損過程中，不只存在一種機(jī)制，并且往往一起存在幾種機(jī)制，同時(shí)，隨著內(nèi)、外部狀態(tài)變動(dòng)，磨損機(jī)制也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，往往會(huì)從一種機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N機(jī)制。因此彎管的磨損可同時(shí)以上述三種理論解釋，砂粒不斷的對(duì)彎管內(nèi)表面切削、剝離及疲勞破壞，導(dǎo)致彎管表面材料逐漸流失最終磨損。

參照相關(guān)資料[3]，在 45°沖蝕角度時(shí)對(duì)材料沖蝕磨損量最大，并且砂粒為石英砂呈不規(guī)則棱角狀，更加加劇了對(duì)彎管的磨損。因此，這就解釋了彎管磨損位置相似性的原因。

2 改進(jìn)措施

為了解決彎管磨破現(xiàn)象，通常加設(shè)耐磨填充物和增加管道厚度兩種方法，因考慮到產(chǎn)品已運(yùn)行在動(dòng)車組上，在不改變彎管外形及結(jié)構(gòu)，兼顧成本、組裝的條件下，通過改變彎管材質(zhì)、厚度及合適的熱處理工藝，增加彎管的強(qiáng)度以提高其耐磨性，以下為新、舊彎管模擬動(dòng)車組彎管安裝環(huán)境，在撒砂使用條件一致情況下同時(shí)進(jìn)行耐磨對(duì)比試驗(yàn)。

通過以上模擬耐磨試驗(yàn)驗(yàn)證，理論上新設(shè)計(jì)的彎管耐磨性為舊彎管的數(shù)倍以上，完全能夠在動(dòng)車組一個(gè)檢修周期內(nèi)的正常運(yùn)用。新彎管現(xiàn)已在上海動(dòng)車所試裝5臺(tái)車進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證的一年期間運(yùn)行良好，后續(xù)已在廈門、廣州、成都、西安、上海、長春等動(dòng)車所全面進(jìn)行彎管改造。

3 結(jié)束語

通過對(duì)彎管的磨損分析，結(jié)合現(xiàn)場額實(shí)際運(yùn)用情況，證明通過彎管的設(shè)計(jì)改進(jìn)，可以有效的降低彎管的磨損速率，延長彎管的使用壽命，也對(duì)以后關(guān)于撒砂磨損方面的研究提供了比較重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]TB/T 3254-2011，機(jī)車、動(dòng)車用撒砂裝置[S].

[2]劉鋒，張娟，毛金虎，等.HXD1C型機(jī)車砂箱撐管破損原因分析及改進(jìn)措施[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2012（4）：62-64.

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