鐵道車輛空氣彈簧系統(tǒng)常見故障分析

方 松，龐應(yīng)哲

（1.南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師 2.南京浦鎮(zhèn)科技實(shí)業(yè)有限公司，工程師 1.2，江蘇 南京 210031）

1 引言

鐵道車輛在線路上安全運(yùn)行需要相關(guān)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)、相關(guān)設(shè)備各部件提供可靠的質(zhì)量保障。就車輛自身而言，懸掛部件對(duì)車輛運(yùn)行安全影響非常大，而空氣彈簧是二系懸掛的主要部件，空氣彈簧起到承載支撐車體質(zhì)量作用，同時(shí)空氣彈簧能夠?qū)④囕v在線路運(yùn)行中車體產(chǎn)生的振動(dòng)在傳遞過程中衰減和隔離以保持車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性。因此如果空氣彈簧出現(xiàn)問題很有可能危及車輛運(yùn)行，甚至造成車體傾斜更嚴(yán)重者造成脫軌。在列車運(yùn)營過程中的一些不利因素往往會(huì)加速空氣彈簧的磨損和老化，從而大大縮短空氣彈簧系統(tǒng)的使用壽命，為此我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鐵道車輛空氣彈簧的故障分析，深入研究空氣彈簧可能出現(xiàn)的故障，采取措施延長空氣彈簧安全使用壽命。

2 空氣彈簧氣囊故障

空氣彈簧在減震方面有眾多優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代公路和軌道交通車輛以及工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。然而在應(yīng)用過程中，空氣彈簧系統(tǒng)在外界因素（如：溫度，濕度，酸堿度，壓力等）和內(nèi)在因素（如：磨耗，破損等）的雙重影響下，久而久之其難免會(huì)產(chǎn)生各式各樣的故障，從而直接威脅空氣彈簧的使用壽命，因此有必要對(duì)空氣彈簧的常見故障進(jìn)行系統(tǒng)分析以確定應(yīng)對(duì)措施。

2.1 織物外觀 空氣彈簧受力后產(chǎn)生形變或恢復(fù)，這種特性稱之為剛度特性。空氣彈簧的形變量和其氣壓、有效受力面積、氣體溫度、氣流速度等因素有關(guān)。空氣彈簧在服役期內(nèi)可能出現(xiàn)膠體外層上存在小缺陷，如果缺陷尺寸較小，且只影響到膠體的外層而沒有損傷到織物加強(qiáng)層，出現(xiàn)這樣的缺陷不必更換氣囊。如圖1 所示。如果織物層出現(xiàn)破損、損傷則應(yīng)當(dāng)視為重要缺陷并應(yīng)馬上更換氣囊,防止釀成故障。如圖2所示。

圖1 允許出現(xiàn)的膠體缺陷

圖2 不允許出現(xiàn)的膠體缺陷

2.2 裂縫 空氣彈簧裂縫缺陷如果沒有漏出織物層，可不視為氣囊報(bào)廢。如果裂縫長度在30 mm 以上而且深度和高度大于1 mm 時(shí)則應(yīng)視為重要缺陷。圖3、圖4分別為允許和不允許裂縫示意圖。

圖3 允許裂縫

圖4 不允許出現(xiàn)的裂縫

2.3 氣泡 如果氣泡直徑小于?50 mm，可允許該氣泡存在。當(dāng)氣泡直徑大于?50 mm 時(shí)應(yīng)立即更換氣囊。允許存在的外形缺陷和不允許的外形缺陷及分層現(xiàn)象分別見圖5和圖6。

圖5 允許存在的外形缺陷

圖6 不允許的外形缺陷

2.4 分層 空氣彈簧任何形式的分層現(xiàn)象都是不允許出現(xiàn)的，否則必須立即進(jìn)行更換作業(yè)。分層現(xiàn)象示意圖見圖7。

圖7 分層現(xiàn)象示意圖

3 緊急彈簧故障

當(dāng)空氣彈簧受到垂直方向的外力時(shí)，空氣彈簧的膠囊體便開始在垂直方向上壓縮或伸長，我們把空氣彈簧的這種現(xiàn)象稱之為垂向特性。緊急彈簧完全穩(wěn)定后高度約為235 mm(從二系彈簧的頂板到底板，包括轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和二系懸掛之間的墊片高度）。由于蠕變的客觀存在，在計(jì)算值和真實(shí)值之間大約有4 mm的差異。此外，溫度也會(huì)影響緊急彈簧的高度：溫度越低，彈簧高度越低。如果蠕變效果發(fā)生之后，有任何高度上的變化，則可能導(dǎo)致緊急彈簧出現(xiàn)重大缺陷。圖8 為處于靜態(tài)載荷之下的部件狀態(tài)，顯示了不可接受的緊急彈簧的高度損失，以及在底部內(nèi)金屬件周圍出現(xiàn)可能由于粘接缺陷導(dǎo)致的情形，分別如圖圖8-a、圖8-b、圖8-c所示。

圖8 緊急彈簧故障示意圖

4 結(jié)論

本文總結(jié)分析了空氣彈簧常見的氣囊故障類型，給出了故障允許的限度值。空氣彈簧如果織物層出現(xiàn)任何形式的損傷則應(yīng)當(dāng)視為重要缺陷并應(yīng)立即更換氣囊。空氣彈簧裂縫長度在30 mm以上而且深度和高度大于1 mm 時(shí)即應(yīng)視為重要缺陷。空氣彈簧氣泡直徑大于于?50 mm時(shí)應(yīng)立即更換氣囊，防止出現(xiàn)更嚴(yán)重的故障。空氣彈簧不允許出現(xiàn)任何形式的分層現(xiàn)象。