二位五通氣控閥防水性能探討

劉振平，趙 琦

(中車(chē)青島四方車(chē)輛研究所有限公司 鉤緩事業(yè)部，山東 青島 266111)

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，密接式鉤緩裝置正大范圍升級(jí)為全自動(dòng)鉤緩裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)機(jī)械連接、氣路連接和電路連接[1]。二位五通氣控閥是全自動(dòng)鉤緩裝置控制系統(tǒng)的關(guān)鍵附屬部件，在車(chē)鉤連掛時(shí)通過(guò)氣控閥的換向作用實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉤緩裝置電氣車(chē)鉤的伸出與縮回，完成連掛或解編。從目前二位五通氣控閥在廣州地鐵3號(hào)線、4號(hào)線、5號(hào)線、1號(hào)線、2號(hào)線、8號(hào)線以及蘇州地鐵2號(hào)線等項(xiàng)目的應(yīng)用情況來(lái)看，該氣控閥并不能很好地滿足目前城際軌道交通全自動(dòng)鉤緩裝置的正常使用要求，頻繁發(fā)生因進(jìn)水、卡滯無(wú)法換向而導(dǎo)致電氣車(chē)鉤無(wú)法伸出的情況。為此有必要提高二位五通氣控閥防水性能，以滿足城市軌道交通車(chē)輛緊急情況下救援工作的要求。

二位五通氣控閥防水防塵等級(jí)為IP43，其特點(diǎn)是：采用平衡閥芯，不受壓力變化的影響；流量高，行程短；彈簧回力強(qiáng)，在低壓時(shí)有足夠的回位力。

1 全自動(dòng)鉤緩裝置控制系統(tǒng)組成及工作原理

圖1為全自動(dòng)鉤緩裝置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括CG1型控制單元、手動(dòng)帶排氣截止閥、推送汽缸等，控制單元上安裝有2個(gè)二位五通氣控閥(其中右邊的二位五通氣控閥實(shí)際當(dāng)成二位三通氣控閥來(lái)使用)，氣控閥應(yīng)用于全自動(dòng)鉤緩裝置的控制系統(tǒng)中，主作用是控制實(shí)現(xiàn)電氣車(chē)鉤的伸出與縮回動(dòng)作[2]。

圖1 全自動(dòng)鉤緩裝置控制系統(tǒng)

該氣控閥工作原理如圖2所示，圖2中箭頭表示氣體流動(dòng)方向，圓孔表示風(fēng)管接頭，三角表示安裝了消聲器的風(fēng)管接頭。

圖2 全自動(dòng)鉤緩裝置控制系統(tǒng) 工作原理簡(jiǎn)圖

狀態(tài)1：氣控端未通風(fēng)時(shí)，氣控閥狀態(tài)保持在彈簧位，此時(shí)風(fēng)管接頭1為進(jìn)氣口，風(fēng)管接頭2為出氣口，風(fēng)管接頭5安裝消聲器與風(fēng)管接頭4導(dǎo)通并連通大氣，風(fēng)管接頭3為封閉狀態(tài)，如圖2(a)所示。

狀態(tài)2：氣控端通風(fēng)時(shí)，氣控閥閥芯換向，此時(shí)風(fēng)管接頭1為進(jìn)氣口，風(fēng)管接頭4為出氣口, 風(fēng)管接頭3安裝消聲器與風(fēng)管接頭2導(dǎo)通并連通大氣[3]，風(fēng)管接頭5為封閉狀態(tài)，如圖2(b)所示。

2 故障模擬及分解檢查

搭建氣路控制系統(tǒng)平臺(tái)以模擬車(chē)鉤連掛：首先采用2個(gè)新的二位五通氣控閥安裝于氣控單元體上，手動(dòng)模擬電氣車(chē)鉤連掛過(guò)程，左邊汽缸(電氣車(chē)鉤)正常伸出和縮回；隨后將左邊二位五通氣控閥更換為故障閥，手動(dòng)模擬電氣車(chē)鉤連掛過(guò)程，電氣車(chē)鉤無(wú)法伸出，可判定二位五通氣控閥發(fā)生故障，成功模擬了故障再現(xiàn)。圖3為車(chē)鉤模擬連掛工裝。

圖3 車(chē)鉤模擬連掛工裝

對(duì)故障二位五通氣控閥進(jìn)行初步檢查，顯示其外觀無(wú)損傷，閥體內(nèi)部及柱塞清潔無(wú)雜物。

對(duì)故障閥進(jìn)行分解檢查。檢查結(jié)果顯示，二位五通氣控閥頂部閥蓋內(nèi)部的氣動(dòng)換向活塞處有白色粉末，這些粉末使換向活塞卡死無(wú)法移動(dòng)；與閥蓋氣動(dòng)換向活塞相連接的閥體表面和柱塞桿端面也有白色粉末(圖4)；氣控閥下部彈簧無(wú)銹蝕和變形；柱塞桿無(wú)損傷和變形。

圖4 故障閥氣動(dòng)換向活塞和閥體連接面狀態(tài)

3 原因分析

二位五通氣控閥閥蓋內(nèi)部的氣動(dòng)活塞被白色粉末阻塞卡死而無(wú)法移動(dòng)，造成二位五通氣控閥無(wú)法在氣動(dòng)作用下?lián)Q向，無(wú)法驅(qū)動(dòng)電氣車(chē)鉤推送汽缸活塞桿伸出，導(dǎo)致電氣車(chē)鉤無(wú)法伸出故障。因此，從二位五通氣控閥的氣動(dòng)換向結(jié)構(gòu)入手分析產(chǎn)生白色粉末的原因。

氣控閥的氣動(dòng)換向結(jié)構(gòu)如圖5所示。從閥體過(guò)來(lái)的壓力空氣進(jìn)入到閥蓋氣動(dòng)換向活塞上部，驅(qū)動(dòng)氣控閥柱塞桿向下移動(dòng)完成換向。在換向過(guò)程中，氣動(dòng)換向活塞下部和柱塞桿上部之間形成變化的空間，因此設(shè)置了氣動(dòng)換向呼吸孔，通過(guò)壓入閥蓋底部的粉末冶金堵直接通大氣，此呼吸孔按氣控閥安裝后的方向直接朝上設(shè)置在閥蓋頂部，如圖6所示。

圖5 氣控閥氣動(dòng)換向結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 二位五通氣控閥頂部的氣動(dòng)換向呼吸孔

由于二位五通氣控閥氣動(dòng)換向呼吸孔朝上，雨水和刷車(chē)水會(huì)從位于二位五通氣控閥頂部的氣控?fù)Q向端的呼吸孔A進(jìn)入到呼吸孔的粉末冶金堵B處，經(jīng)過(guò)振動(dòng)或呼吸作用進(jìn)入到白色非金屬換向活塞下部，長(zhǎng)時(shí)間便形成銹蝕和白色氧化粉末，使換向活塞卡死不動(dòng)，造成二位五通氣控閥不能換向而導(dǎo)致電氣車(chē)鉤不能伸出故障。圖7所示為氣控閥氣動(dòng)換向結(jié)構(gòu)呼吸孔進(jìn)水位置。

圖7 氣控閥氣動(dòng)換向結(jié)構(gòu)呼吸孔進(jìn)水位置

4 解決方案

4.1 加裝防水透氣堵

氣控閥活塞端閥座外部呼吸孔加裝防水透氣堵，使其在保證呼吸孔功能的前提下，避免雨水或洗車(chē)水浸入。在氣控閥活塞端閥座呼吸孔上攻M4×10螺紋孔，加裝防水透氣堵，如圖8所示。防水透氣堵材質(zhì)為SUS304不銹鋼,規(guī)格為M4×0.7,其防水性能滿足IPX7等級(jí)要求。防水透氣堵與閥座采用M4螺紋連接，同時(shí)螺紋加涂樂(lè)泰569號(hào)厭氧型密封膠。

圖8 呼吸孔加裝防水透氣堵

4.2 涂抹密封膠

活塞端閥座與主閥體的連接面之間加涂平面密封膠，以防止外部水浸入，如圖9所示，圈紅處為活塞端閥座與主閥體的連接面。

圖9 活塞端閥座與主閥體的連接面涂抹密封膠

4.3 加裝組合墊圈

活塞端閥座的4個(gè)連接螺釘頭處加裝組合密封墊圈，如圖10所示。

圖10 4個(gè)連接螺釘加裝組合墊圈

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采取上述措施對(duì)氣控閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以滿足全自動(dòng)鉤緩裝置日常的使用環(huán)境，避免在高級(jí)修前出現(xiàn)氣控閥堵塞卡滯導(dǎo)致電氣車(chē)鉤無(wú)法伸出的故障，從而有效提高了全自動(dòng)鉤緩裝置氣控閥的環(huán)境適應(yīng)性及可靠性。