DT型单元制动器检修故障研究

DT型单元制动器检修故障研究

宋焘,张睿,于春生

中车大连机车车辆有限公司 辽宁省大连市 116013

摘  要  本文通过对由中车大连公司生产的DT型单元制动器在C5及C6级别大修中产生故障件进行原因分析，辅以大量检修数记录及试验分析数据作为支撑从而达到批量解决故障并优化制动器设计的目的。

关键词 单元制动器检修故障分析

1  前言

DT型单元制动器简介

中车大连机车车辆有限公司是国内最早一批生产单元制动器的企业，距今已逾三十年的历史。DT型单元制动（图1）是其最新一代的踏面式单元制动器。该型产品被广泛应用在各类调车机车及地方铁路机车上以其坚固耐用，抗偏磨、抗横向移动的优点得到各方一致的好评，市场的保有量很大。

图1 DT型单元制动器

2 大修过程中的故障现象

在经历了十余年的装车后，大部分装有DT型单元制动器的机车都已进入C5甚至C6级别的检修修程中，根据近几年检修记录的数据反馈看主要有如下几类故障是在机车检修时被发现：

1）单元制动器的闸瓦托出现严重偏斜或是制动力迅速衰减；

2）单元制动器闸瓦托转轴螺钉松脱；

3）单元制动器停放制动缸出现缓慢泄露。

除上述故障现象外，如单元制动器鞲鞴连接处轴承破碎、凸轮轴出现裂痕及橡胶防尘罩皲裂等也皆有发生，但由于其造成的损害和后果就不在此文中具体展开。

3 故障原因研究

1）单元制动器的闸瓦托出现严重偏斜或是制动力迅速衰减这个故障现象曾大范围出现在2014年生产的一批装配在HXN3B型内燃机车的DT单元制动器上，经过后期分析拆解后发现该批次的DT单元制动器中的悬挂连杆发生折断和扭曲（图2）。

图2 破损的悬挂连杆

可以看出图中破损的悬挂连杆的裂口程“V字”型，说明其左右两侧皆收到过量冲击力。在进行了三维建模有限元分析后可以得出以下结论：

1) 机车用单元制动器的悬挂连杆在制动作业时，不仅承受轴向的拉压作用力，还承受车轮踏面斜度所产生的横向力，其值可达到 3.022 kN；

2) 由于横向力的存在， 使悬挂连杆在制动工况下的应力值有明显增大， 其中圆角及连杆中部处的最大 应力值增大约 26. 3% ；

3) 悬挂连杆的圆角及中部位置属于应力集中区域，最大应力点位于圆角处且最大可达 340 MPa，已超过材料的屈服极限，是悬挂连杆断裂的主要原因，与断裂工件的启裂点位置一致。[1]

2）单元制动器闸瓦托转轴螺钉（图3）松脱这个故障现象多发于2018年之后生产的4400马力机车。此故障初期十分隐蔽，从单元制动器外观上无法发现端倪，但是一旦闸瓦托转轴螺钉完全松脱后，将造成整体单元制动器制动迟缓的严重后果。后来经过拆解和分析，发现有两个主要因素造成了单元制动器闸瓦托转轴螺钉松脱：螺钉螺纹处未清理干净后大螺纹紧固胶和闸瓦托转轴螺钉内侧面与闸瓦托外侧面直接接触，从而在闸瓦托制动时其外侧面不断摩擦螺钉内侧面，导致闸瓦托转轴螺钉松脱。[2]

图3 闸瓦托转轴螺钉

3）单元制动器停放制动缸出现缓慢泄露这个故障现象亦多发于2018年之后生产的4400马力机车及部分出口车型上的单元制动器，表现为机车运行中制动缸出现自主上闸或在机车启动时，出现停放制动已经松开但单闸瓦不缓解的现象。后进过拆解分析后发现是由于连接制动缸与停放制动缸的一个密封件——唇形密封圈（图4）出现破损导致[3]。

图4 唇形密封圈

带停放功能的单元制动器有两个气缸，其中制动缸的工作原理为机车通过车内总制动风缸及通风管道对单元制动器进行送风，从而产生做够制动的制动力使机车减速；另一个气缸为停放制动风缸，在机车行驶过程中其由车内专有的停放制动压缩机提供恒风压以保证其始终处于缓解状态，当机车停机时，由于停放制动压缩机停止工作，停放制动风缸在内部弹簧的作用下进行停放制动。而两个风缸由三个密封配件串连密封，故当上述唇形密封圈破损时，单元制动器停放制动缸会出现缓慢泄露。

参考文献

[1]  王雪萍，张 军，朱黄石，孙传喜.机车用单元制动器悬挂连杆的断裂问题分析[J].北京建筑大学学报,2018,（2）:55-56.

[2]  王国明.某型机车单元制动器闸瓦托转轴螺钉松弛原因分析及改进措施[J].内燃机与配件,2021,(5):129-130.

[3]  王国明.某型机车单元制动器C5修故障研究及改进措施  [J].内燃机与配件,2021,(9):139-140.