機(jī)車油壓減振器漏油分析及控制

蘭強(qiáng)強(qiáng) 南向曈

（1、株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司，湖南株洲 4120002、湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412000）

1 概述

為了保證機(jī)車車輛安全、平穩(wěn)地運(yùn)行，提升乘客的乘坐舒適性，通常在其轉(zhuǎn)向架中安裝具有良好性能的彈性元件和減振器，以緩沖來自輪軌的沖擊及減小車輛懸掛系統(tǒng)振動(dòng)，避免機(jī)械部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命的降低以及運(yùn)行品質(zhì)的惡化，提高運(yùn)行安全性和舒適性[1]。

機(jī)車車輛運(yùn)行時(shí)，減振器內(nèi)部油液流經(jīng)結(jié)構(gòu)間的縫隙或阻尼孔產(chǎn)生阻尼力，衰弱因軌道不平等因素產(chǎn)生的振動(dòng)，進(jìn)而提升機(jī)車運(yùn)行的安全性和舒適性。減振器漏油故障的發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致減振器在其工作過程中阻尼力會(huì)減小甚至消失，減振器減振功能失效，嚴(yán)重影響機(jī)車運(yùn)行安全性和乘坐舒適性。

2 減振器工作機(jī)理

根據(jù)減振器工作時(shí)液壓油的流動(dòng)方向，油壓減振器可以分為雙循環(huán)結(jié)構(gòu)與單循環(huán)結(jié)構(gòu)[2-3]，其結(jié)構(gòu)圖分別如圖1、圖2 所示。

單循環(huán)結(jié)構(gòu)減振器拉伸時(shí)（如圖1），活塞組裝左側(cè)（B 腔）油液受擠壓流向?qū)С凶枘峥?，克服阻尼孔的阻力流入?chǔ)油缸（C腔）內(nèi)，同時(shí)由于活塞組裝右側(cè)（A 腔）容積增大，產(chǎn)生負(fù)壓，儲(chǔ)油缸底部（C 腔）的油液通過底閥進(jìn)入油缸（A 腔）；減振器壓縮時(shí)，活塞組裝右側(cè)（A 腔）油液受擠壓通過活塞上的阻尼孔進(jìn)入活塞組裝左側(cè)（B 腔）內(nèi)，隨著減振器持續(xù)壓縮，活塞組裝左側(cè)油液克服導(dǎo)承組裝阻尼孔進(jìn)入儲(chǔ)油缸（C 腔）。

圖1 單循環(huán)減振器結(jié)構(gòu)組成圖

雙循環(huán)減振器結(jié)構(gòu)拉伸時(shí)（如圖2），活塞組裝左側(cè)（E 腔）油液受擠壓，油液通過活塞組裝阻尼孔流向活塞右側(cè)腔內(nèi)（D 腔），同時(shí)由于活塞組裝右側(cè)（D 腔）油液的增加小于活塞右側(cè)腔體（D 腔）增大的容積，右側(cè)容積（D 腔）產(chǎn)生負(fù)壓，儲(chǔ)油缸底部（F腔）的油液通過底閥進(jìn)入活塞D 腔內(nèi)；減振器壓縮時(shí)，活塞組裝右側(cè)（D 腔）油液受擠壓，油液分別通過活塞進(jìn)入活塞左側(cè)（E腔）和通過底閥進(jìn)入儲(chǔ)油缸（F 腔）。

圖2 雙循環(huán)減振器結(jié)構(gòu)組成圖

由上可知，單循環(huán)結(jié)構(gòu)減振器工作時(shí)油液向一個(gè)方向流動(dòng)，雙循環(huán)結(jié)構(gòu)減振器工作時(shí)油液向兩個(gè)方向流動(dòng)。通過油液流動(dòng)時(shí)克服各種阻尼孔的阻力產(chǎn)生阻尼力，進(jìn)而降低機(jī)車車體的振動(dòng)。若減振器密封結(jié)構(gòu)不良，油液在一定的壓力下流動(dòng)時(shí)，油液會(huì)流向壓力較小的位置（密封不良處），隨著運(yùn)行時(shí)間的累積，油液慢慢從減振器內(nèi)部留到減振器外表面，從而導(dǎo)致減振器漏油[4]。

3 漏油原因分析

如前所述，減振器的密封性能對(duì)減振器漏油故障的發(fā)生起關(guān)鍵作用。減振器密封方式按作用分為：減振器動(dòng)密封和靜密封；動(dòng)密封結(jié)構(gòu)即骨架油封，其安裝于導(dǎo)承溝槽，軸向通過壓蓋施壓貼緊導(dǎo)承側(cè)面，徑向設(shè)計(jì)唇口結(jié)構(gòu)，并與活塞桿過盈配合，保證減振器工作過程中無油液流出。靜密封結(jié)構(gòu)通常采用O 型圈或密封墊結(jié)構(gòu)，在一定壓力作用下，使其緊貼儲(chǔ)油缸內(nèi)壁，防止儲(chǔ)油缸內(nèi)的油液順著儲(chǔ)油缸內(nèi)壁溢出。

根據(jù)對(duì)客戶運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)減振器漏油故障進(jìn)行梳理，同時(shí)結(jié)合減振器工作原理及其采用的密封方式，減振器漏油故障發(fā)生的形式主要有以下三種：靜密封漏油、動(dòng)密封漏油和儲(chǔ)油缸焊縫漏油。

3.1 靜密封漏油

導(dǎo)致減振器靜密封漏油主要涉及兩個(gè)物料：O 型圈或密封墊。

O 型圈在發(fā)生扭曲或損傷：O 型圈發(fā)生扭曲或損傷導(dǎo)致其與儲(chǔ)油缸內(nèi)壁貼合不良，儲(chǔ)油缸的油液穿過O 型圈與儲(chǔ)油缸內(nèi)壁之間的間隙向外溢出，最后導(dǎo)致減振器漏油。

密封墊硬度高或外形尺寸偏?。翰捎妹芊鈮|結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜密封的減振器，通常利用密封墊一定的壓縮變形使其與儲(chǔ)油缸內(nèi)壁貼合；在低溫環(huán)境，密封墊硬度變高，同樣大小力矩的作用，密封墊壓縮變形量小，導(dǎo)致其與儲(chǔ)油缸內(nèi)壁貼合不良，進(jìn)而出現(xiàn)漏油；密封墊尺寸偏小，安裝時(shí)密封墊的變形不足以與儲(chǔ)油缸內(nèi)壁貼合，也會(huì)使油液順著儲(chǔ)油缸內(nèi)壁溢出，造成漏油。

3.2 動(dòng)密封漏油

骨架密封唇口損傷：活塞桿自身劃傷和油液中混有雜質(zhì)，都會(huì)造成減振器工作時(shí)劃傷骨架油封唇口，破壞唇口和活塞桿的過盈配合，導(dǎo)致骨架油封密封性能失效，油液順著活塞桿表面向外溢出，造成減振器漏油故障。（圖3）

圖3 骨架油封唇口和活塞桿劃傷圖

3.3 儲(chǔ)油缸焊縫漏油

減振器儲(chǔ)油缸組焊通常是由儲(chǔ)油缸、連接環(huán)安裝板和連接環(huán)三個(gè)部件焊接組成；儲(chǔ)油缸和連接環(huán)安裝板的焊接缺陷（如貫穿性氣孔、裂紋等），都會(huì)導(dǎo)致減振器內(nèi)部的油液從焊縫缺陷處外溢，流到減振器表面，導(dǎo)致漏油（如圖4）。

圖4 儲(chǔ)油缸焊接不良漏油圖

4 漏油故障控制

基于前述減振器漏油的原因，制定以下措施以減少減振器的漏油故障：

4.1 O 型圈安裝時(shí)，安裝到位，防止因安裝不到位導(dǎo)致的O型圈損傷。

4.2 密封墊設(shè)計(jì)時(shí)除考慮常溫下設(shè)計(jì)合理的過盈量和硬度外，還應(yīng)考慮溫度差異導(dǎo)致密封墊的硬度變化；同時(shí)組裝生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格安裝規(guī)定的力矩對(duì)壓在密封墊上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行擰緊。

4.3 骨架密封圈和活塞桿的劃傷防護(hù)可通過在防塵罩和儲(chǔ)油缸之間增加外置防塵皮囊或防塵罩內(nèi)部增加內(nèi)置防塵皮囊減少外部環(huán)境中砂塵進(jìn)入減振器；同時(shí)在減振器組裝生產(chǎn)前，對(duì)減振器內(nèi)部金屬零件進(jìn)行清洗清潔，去除其表面殘留的鐵屑、沙塵等異物。

4.4 儲(chǔ)油缸焊縫焊接不良問題，對(duì)儲(chǔ)油缸開展氣密性試驗(yàn)，剔除漏氣的儲(chǔ)油缸組焊。

4.5 針對(duì)O 型圈、密封墊和儲(chǔ)油缸焊縫問題導(dǎo)致的漏油，根據(jù)機(jī)車車輛油壓減振器標(biāo)準(zhǔn)[5]開展泄漏出廠試驗(yàn)（上臺(tái)試驗(yàn)+24h 靜置），進(jìn)一步減少漏油故障減振器發(fā)往用戶現(xiàn)場(chǎng)事件的發(fā)生。

5 結(jié)論

綜上，油壓減振器漏油，惡化了減振器的阻尼性能，嚴(yán)重影響機(jī)車車輛運(yùn)行時(shí)的安全性和舒適性。通過系統(tǒng)分析油壓減振器漏油主要因素：靜密封結(jié)構(gòu)損傷或設(shè)計(jì)不合理、動(dòng)密封結(jié)構(gòu)劃傷以及焊縫焊接不良，制定了減少減振器漏油故障發(fā)生的控制措施，為控制減振器漏油故障發(fā)生提供思路。