淺析提高蒸汽機車汽機的汽密性

摘 要：針對蒸汽機車汽機汽密狀態不良產生的原因進行深入分析，制定解決問題的對策，通過實施取得了良好效果。

關鍵詞：蒸汽機車；汽機汽密性；原因分析；對策

1 前言

蒸汽機車發展至今已有近200年的歷史，伴隨全球科技發展和國家綜合國力的提升，我國鐵路已逐漸淘汰蒸汽機車，取而代之使用內燃機車或電力機車。鐵能集團公司自2003年開始對機車進行轉型，由內燃機車逐步替換原來所使用的蒸汽機車，但從集團公司旅游項目發展前景來看，在較長時間內蒸汽機車仍是集團公司旅游項目主要牽引動力，發揮著重要作用。

檢修蒸汽機車，評定機車汽機汽密狀態是充分發揮機車最大效能的重要指標之一。影響機車汽機汽密狀態兩個主要因素是汽室、汽缸汽密狀態，汽機汽密差說明汽機漏泄損失大，既浪費能源（煤、水、油）又降低機車牽引力，因此在用好、修好蒸汽機車的同時，還要積極對蒸汽機車挖潛改造，對提高汽機的汽密性進行論證，用現代科學技術武裝改造它，仍然是必要的。

2 汽機汽密狀態不良產生的原因及后果

通過春季、秋季對運用機車汽機汽密狀態檢查來看，鐵路運輸部線上運行的三臺機車汽機汽密指標均達不到要求。（煤炭部完好標準規定：汽壓由1.4MPa～0.9MPa時汽室標準140秒，限度90秒；汽缸標準4.0秒，限度27秒）

從秋檢機車汽機汽密檢定值與標準規定值對比：汽室65.7%，汽缸左側67.5%、右側60%可以看出，我部三臺機車汽機汽密指標距標準還有一定距離，下面就汽機汽密狀態不良產生的原因及后果進行分析，以便在對提高汽機汽密性時，提出具體對策。

2.1 汽室汽密狀態不良產生的原因

2.1.1 汽室套狀態不良：汽室套壓裝不良或汽室套有拉傷，直接增加汽室漏泄程度。

2.1.2 氣閥閥桿與閥座垂直度差：閥在給汽時閥凈口面與閥座凈口面不密貼，蒸汽從凈口面漏泄。

2.1.3 汽閥漲圈不良：汽室中心線偏差超限，汽閥漲圈接觸不良。汽閥漲圈突出量小或漲圈折損等。

2.1.4 運用保養不良：機車在運用中，由于缺油、或汽水共騰后，破壞了套面上的油膜：或由于汽室，汽缸吸煙而在缸壁上結成油垢，破壞潤滑，造成汽室汽密不良。

2.2 汽缸汽密狀態不良產生的原因

2.2.1 汽缸漲圈與襯套配合不良：缸套有拉傷或汽缸漲圈與襯套兩者磨耗到一定程度（主要指偏段磨超限），就會引起顯著的蒸汽漏泄現象，磨耗越大其漏泄越嚴重。

2.2.2 勾貝漲圈不良：勾貝漲圈折損或彈簧失去脹力，以及漲圈的合口間隙超過限度，均不能保持汽缸汽密。

2.2.3 油質不良：由于汽缸油質不良，造成運用機車勾貝漲圈或漲圈槽存積大量碳化物，漲圈彈簧失去彈力，不能保證漲圈與汽缸套均勻接觸，造成直接漏泄，使汽缸汽密狀態不良。

2.3 汽機汽密狀態不良產生的后果

2.3.1 浪費機煤、水、油：由于汽機汽密狀態不良，機車鍋爐蒸發的蒸汽就會出現供需不平衡，必然增加燃料及水、油的消耗。

2.3.2 影響機車牽引力：因為機車牽引力受汽機工作能力的限制，汽機汽密狀態不良，直接影響機車牽引力。

2.3.3 增加工人勞動強度：機車燃煤是人工焚火，由于汽密不良，在浪費燃料的同時，增加了工人勞動強度。

2.3.4 影響環境保護：機車所排放一氧化碳、二氧化硫、煤 塵、苯并芘類物質增加了污染大氣。

3 提高汽機汽密的對策

3.1 檢查汽室套

汽室套表面粗糙度Ra在3.2μm以上，偏段磨不大于架修0.3mm洗修0.5mm，工作面劃傷最大深度不大于0.5mm，最大寬度為2mm，總條數為2，另外在更換汽室套時，如發現割傷汽室壁，應及時進行焊修，然后用砂輪將此處修好，方可進行壓套。

3.2 拉汽室中心線

確定閥十字頭中心與汽室中心線偏差不大于0.5mm，并確定十字頭在滑床上的上下偏差不大于0.5mm，內外不大于1mm。

3.3 對閥零件幾個直角的確定

當閥座組裝后，將閥桿用V型鐵調水平，用直角尺檢查閥座與閥桿中心線的垂直是否是90°，其偏差不得大于0.08mm，并同時檢查前后閥座，如不垂直，可將組裝好的閥桿與閥座直接上車床加工，加工閥座前后兩凈口面。凈口面凸臺高度不得低于0.5mm，但不得高于5mm，使閥座不僅與閥桿中心線垂直，而且前后兩凈口面保持平行。

3.3.1 檢查閥體輪凈口面與閥體輪中心線的垂直度

將閥體輪尾部在平臺放平，用直角尺檢查是否垂直，不垂直車削加工，然后將體輪尾部放置平臺上，檢查凈口面與閥體輪軸線的垂直度，檢查如果不垂直上車床與體輪外圓及前端部找正，加工凈口面，其偏差不超過0.08mm。閥體輪凈口面與閥座凈口面內外直徑一致。然后將閥體輪與閥座裝在研磨機上，研磨閥體輪與閥座的凈口面，達到全周接觸。

3.3.2 閥漲圈的選配

（1）漲圈材質為HT20-40，硬度為HB200-240；（2）漲圈工作狀態合口間隙為0.6～1mm，汽室漲圈與槽的側面間隙不大于0.3mm，自由狀態合口間隙應為17±2mm；（3）漲圈工作面表面粗糙度Ra為1.6μm，側面Ra1.6μm；（4）漲圈邊緣應有0.5～1mm的倒邊，距開口25～30mm長度內應制成3mm倒邊；（5）檢查漲圈的工作面與汽室套接觸狀態，用0.05mm塞尺檢查貫通長度不得超過100mm。除以上幾項工作外，導套及潤滑系統、主蒸汽管、過熱管，均應符合規定要求。

3.4 檢查汽缸勾貝漲圈彈簧

上游型機車勾貝漲圈均采用分解式漲圈，分解式漲圈的汽密性主要依賴于彈簧的質量，對彈簧的主要要求是，具有足夠的彈力，在組裝后應成真圓及四周彈力均勻，保證漲圈與汽缸套能均勻接觸，未達到上述要求，所以選配漲圈彈簧時，要根據漲圈彈簧尺寸規定進行。檢查漲圈時，彈簧直徑磨耗超過1mm應更換，彈簧的自由開口不得大于設計尺寸的25%，并不得小于設計尺寸，小于設計尺寸可加熱處理恢復或冷調復原。

3.5 對汽缸勾貝進行技術改造

原設計勾貝漲圈符合汽缸汽密要求，但由于汽缸套偏段磨過限或其它因素，降低了汽缸汽密，為進一步克服上述不良現象；加強汽缸汽密性能，對汽缸勾貝進行技術改造，在原設計汽缸勾貝兩道漲圈中間；增設一道聚四氟乙烯漲圈，漲圈寬度為12mm，高度為20mm，其漲圈直徑可根據汽缸直徑（530～549mm）進行切口。根據聚四氟乙烯漲圈受熱膨脹系數，漲圈鋸一個合口即可，且工作合口為1～2mm，同時由于氣缸內是過熱蒸汽溫度較高，聚四氟乙烯漲圈膨脹將對口脹滿，即成為類似無開口漲圈，并于汽缸壁密貼，無論勾貝前方或后方進汽均可，隨著蒸汽溫度的升高密貼愈好。在SY1751機車架修時以實驗裝入，在實驗時將汽缸后排水閥墊起，打開調整閥保持5分鐘未見汽缸排水閥有明顯排汽現象。根據冶金運輸學會牽引力委員會資料，聚四氟乙烯結晶轉變溫度327℃，而根據中國鐵道出版的蒸汽機車熱工技術，建設型機車蒸汽溫度在1.5MPa時，過熱蒸汽溫度只有300℃，由于熱交換的損失，這種改造是可行的。由于采用新工藝、新材料對機車汽機汽密進行改造，使機車汽機汽密性得到顯著提高，收到良好效果，詳見機務段秋檢汽機汽密檢查表。

4 對策實施后產生的社會效益

4.1 提高機車牽引力。

4.2 減輕工人勞動強度。

4.3 節約大量能源（煤、水、油）。

4.4 減少對大氣環境污染。

4.5 提高機車機械性能，延長機械零件使用壽命。

5 結束語

機車汽機汽密在檢修提高后，需要在一定期間內保持良好狀態，只有這樣做，才能提高機車牽引力，獲得良好經濟效益和社會效益，所以有必要對汽室、汽缸汽密性進行論證，加強機車中間檢修（洗修）質量，同時運用機車乘務員要注意日常保養，使之發揮最大工作效能。

參考文獻

[1]鮑維千，黃問盈.蒸汽機車結構與原理[M].中國鐵道出版社.1985，（08）.

[2]鐵道部機務局組織編寫.現行蒸汽機車段修[M].中國鐵道出版社.1992，（12）.

作者簡介：劉明強（1964-），男，工程師，2009年畢業于遼寧工程技術大學機械工程及自動化專業，現任鐵法能源公司鐵路運輸部修造公司副經理。