列車制動(dòng)軟管總成的失效模式類型及原因分析

祁金同 徐洛洛

摘 要：本文對(duì)列車制動(dòng)軟管總成的失效模式進(jìn)行分析與闡述，首先對(duì)列車制動(dòng)軟管總成失效模式的主要類型進(jìn)行列示與研究，然后對(duì)導(dǎo)致列車制動(dòng)軟管總成不同失效模式的主要原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，希望能夠引起業(yè)內(nèi)人士的參考與關(guān)注。

關(guān)鍵詞：列車;制動(dòng)軟管;失效模式

在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，膠管多以中空可繞性管狀橡膠制品為主，管體結(jié)構(gòu)構(gòu)成以外膠層、骨架層以及內(nèi)膠層為主，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用空間，目前多將其應(yīng)用于正負(fù)壓條件下各種液體、氣體、粘流體、粉狀固體物料的抽吸、輸送環(huán)節(jié)。尤其是近年來液壓工業(yè)發(fā)展速度不斷加快，這一背景下液壓膠管已經(jīng)發(fā)展成為液壓系統(tǒng)動(dòng)力傳輸中最為關(guān)鍵的軟性連接管件之一，備受業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與青睞。并且，近期膠管制品開始呈現(xiàn)出大口徑、耐高溫、耐高壓、耐特殊介質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)，其質(zhì)量水平會(huì)直接對(duì)整體使用性能產(chǎn)生重要影響。只有對(duì)其失效模式表現(xiàn)類型以及產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析，才能夠有針對(duì)性的制定預(yù)防措施，避免失效故障發(fā)生，保障列車日常運(yùn)行的安全性與可靠性。

1 列車制動(dòng)軟管總成失效模式類型

通過對(duì)列車制動(dòng)軟管總成在裝車使用環(huán)節(jié)以及日常檢修環(huán)節(jié)中所出現(xiàn)各種問題的深入分析，可以對(duì)列車制動(dòng)軟管總成失效模式以及具體表現(xiàn)類型進(jìn)行總結(jié)，包括以下幾類：第一是列車制動(dòng)軟管總成外部膠層受使用時(shí)間過長(zhǎng)影響導(dǎo)致老化裂口問題的產(chǎn)生;第二是列車制動(dòng)軟管總成接頭部位漏氣;第三是在列車制動(dòng)軟管總成管體膨脹因素作用下，導(dǎo)致外直徑尺寸超出規(guī)定限制，最終誘發(fā)失效問題的產(chǎn)生;第四是列車制動(dòng)軟管總成連接器件斷裂失效;第五是列車制動(dòng)軟管總成管體爆破;第六是列車制動(dòng)軟管總成接頭端部爆破失效;第七是制動(dòng)軟管外層橡膠與增強(qiáng)層間缺乏粘合性，在長(zhǎng)期使用中導(dǎo)致接頭與軟管銜接部位發(fā)生鼓包，影響軟管性能，最終誘發(fā)失效問題。

在上述幾種列車制動(dòng)軟管總成常見失效模式中，屬于突發(fā)性事故的失效模式包括連接器器體斷裂以及爆破這兩大類型，此類故障出現(xiàn)后制動(dòng)軟管總成立即進(jìn)入失效狀態(tài)，無法繼續(xù)投入正常使用。接頭部位漏氣這一失效模式會(huì)導(dǎo)致整個(gè)列車制動(dòng)軟管總成中在后續(xù)風(fēng)壓/水壓氣密性實(shí)驗(yàn)的過程中出現(xiàn)壓力瞬時(shí)性下降的問題，導(dǎo)致無法投入裝車使用。而在列車正常運(yùn)行過程當(dāng)中，發(fā)生漏氣失效的列車制動(dòng)軟管總成需要及時(shí)安排專人進(jìn)行更換，以免對(duì)列車行駛安全產(chǎn)生不良影響。另外，在列車制動(dòng)軟管總成氣密性實(shí)驗(yàn)過程中，軟管接頭可能受漏氣因素的影響而導(dǎo)致頻繁連續(xù)冒出氣泡，且時(shí)間延長(zhǎng)氣泡并未消失，這種失效模式會(huì)導(dǎo)致列車制動(dòng)軟管總成頻繁更換，檢修人員工作量也大大增加。

2 列車制動(dòng)軟管總成失效原因分析

2.1列車制動(dòng)軟管管體外部膠層受使用時(shí)間過長(zhǎng)影響導(dǎo)致老化裂口問題的產(chǎn)生，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因與列車制動(dòng)軟管總成選材性能存在密切關(guān)聯(lián)，目前技術(shù)條件支持下，制動(dòng)軟管總成選材以橡膠為主，而老化是橡膠材料不可避免的化學(xué)反應(yīng)，制動(dòng)軟管總成在長(zhǎng)期使用中承受自然環(huán)境不良條件影響，加之受到疲勞破壞因素的干擾，最終導(dǎo)致膠層發(fā)生老化癥狀，以制動(dòng)軟管管體硬度增加以及外膠層出現(xiàn)長(zhǎng)度、深度不同龜裂口為典型表現(xiàn)。除此以外，制動(dòng)軟管商標(biāo)膠層邊界同樣是裂口產(chǎn)生的高發(fā)區(qū)域之一，可能與商標(biāo)、制動(dòng)軟管硫化后粘結(jié)不穩(wěn)固存在相關(guān)性關(guān)系。

2.2列車制動(dòng)軟管總成接頭部位漏氣同樣是制動(dòng)軟管在實(shí)際使用中頻繁出現(xiàn)的失效模式之一。導(dǎo)致這一失效模式的原因眾多，可能與以下幾個(gè)方面存在相關(guān)性關(guān)系：第一，由于制動(dòng)軟管總成接頭密封螺紋為外螺紋，可能受工作人員擰緊操作不正確或外部作用力碰撞影響而受到損壞，由于螺紋相互配合是關(guān)系到接頭部位密封性能的最關(guān)鍵指標(biāo)，因而螺紋牙的受損會(huì)直接導(dǎo)致列車制動(dòng)軟管總成在氣密性實(shí)驗(yàn)或后續(xù)使用中出現(xiàn)不同程度的漏氣問題;第二，在列車制動(dòng)軟管總成裝配環(huán)節(jié)中，扣壓直徑實(shí)際值低于標(biāo)準(zhǔn)下限值，意味著扣壓部位的骨架層或者膠層容易發(fā)生損害，是造成制動(dòng)軟管總成出現(xiàn)漏氣故障的關(guān)鍵原因之一;第三，受骨架層以及連接部位內(nèi)膠層應(yīng)力松弛或疲勞效應(yīng)因素的影響，同樣會(huì)造成列車制動(dòng)軟管總成出現(xiàn)不同程度的漏氣失效問題。

2.3在列車制動(dòng)軟管總成管體膨脹因素作用下，導(dǎo)致外直徑尺寸超出規(guī)定限制，最終誘發(fā)失效問題的產(chǎn)生。導(dǎo)致這一失效問題產(chǎn)生的核心原因在于：在長(zhǎng)期使用過程當(dāng)中，受到疲勞或老化因素影響，導(dǎo)致列車制動(dòng)軟管總成軟管內(nèi)膠層、外膠層彈性水平下降，伸張性能明顯受限，在后續(xù)氣密性實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致管體外直徑尺寸超限，最終導(dǎo)致失效問題的產(chǎn)生。

2.4列車制動(dòng)軟管總成連接器件斷裂失效。考慮到當(dāng)前技術(shù)條件支持下，列車制動(dòng)軟管總成連接器件的選擇以鑄造件為主，在其所對(duì)應(yīng)球化率低于四級(jí)的情況下，列車制動(dòng)軟管總成裝卸環(huán)節(jié)或拆解過程中可能因連接器體猛烈撞擊堅(jiān)硬物體而導(dǎo)致斷裂失效問題的產(chǎn)生。

2.5列車制動(dòng)軟管總成管體爆破同樣是實(shí)際使用中較為常見的失效模式之一。導(dǎo)致管體爆破失效的原因可能與以下三個(gè)方面因素存在相關(guān)性關(guān)系：第一，在正常工作狀態(tài)下，列車制動(dòng)軟管總成管體發(fā)生扭曲，瞬間沖壓或反復(fù)性沖壓過程中因扭曲導(dǎo)致管體爆破問題的產(chǎn)生;第二，因列車制動(dòng)軟管總成骨架層力學(xué)強(qiáng)度缺陷，導(dǎo)致管體在列車運(yùn)行期間發(fā)生頻繁性的充壓/泄壓動(dòng)作，最終誘發(fā)列車制動(dòng)軟管總成骨架層的爆裂;第三，在堅(jiān)硬物體撞擊列車制動(dòng)軟管總成管體的過程當(dāng)中，雖然未對(duì)外膠層產(chǎn)生明顯影響，但已經(jīng)導(dǎo)致骨架層嚴(yán)重受損，從而造成后續(xù)列車制動(dòng)軟管總成工作過程中出現(xiàn)爆破問題。

2.6列車制動(dòng)軟管總成接頭端部爆破失效的原因可以概括為：列車制動(dòng)軟管總成接頭于軟管連接端部應(yīng)急高度集中，在裝車環(huán)節(jié)端部位置應(yīng)當(dāng)處于彎曲狀態(tài)下，若此時(shí)受到外部作用力拉伸影響，加之列車制動(dòng)軟管總成骨架層伸長(zhǎng)率偏小，進(jìn)而容易導(dǎo)致受損或拉斷問題的產(chǎn)生，從而進(jìn)一步誘發(fā)爆裂失效問題的產(chǎn)生。

2.7列車制動(dòng)軟管接頭與軟管銜接部位鼓包失效的原因可以概括為：制動(dòng)軟管外層橡膠與增強(qiáng)層間缺乏粘合性，在長(zhǎng)期使用中導(dǎo)致鼓包問題的出現(xiàn)，影響軟管性能，最終誘發(fā)失效問題。

3 結(jié)束語

本文以現(xiàn)階段的鐵路列車檢修技術(shù)為著眼點(diǎn)，考慮列車制動(dòng)軟管總成性能及其結(jié)構(gòu)特殊性，對(duì)其在日常運(yùn)行以及檢修過程中所表現(xiàn)出的幾種常見失效模式進(jìn)行分析與研究，總結(jié)認(rèn)為常見的失效模式包括以下幾種類型：第一是列車制動(dòng)軟管總成外部膠層受使用時(shí)間過長(zhǎng)影響導(dǎo)致老化裂口問題的產(chǎn)生;第二是列車制動(dòng)軟管總成接頭部位漏氣;第三是在列車制動(dòng)軟管總成管體膨脹因素作用下，導(dǎo)致外直徑尺寸超出規(guī)定限制，最終誘發(fā)失效問題的產(chǎn)生;第四是列車制動(dòng)軟管總成連接器件斷裂失效;第五是列車制動(dòng)軟管總成管體爆破;第六是列車制動(dòng)軟管總成接頭端部爆破失效，第七是接頭與軟管銜接部位鼓包。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)失效模式的發(fā)生原因進(jìn)行分析，有助于工作人員提出針對(duì)性的解決措施，有預(yù)見性以及防范性的對(duì)各種失效問題進(jìn)行針對(duì)性處理，從而在促進(jìn)列車制動(dòng)軟管總成使用壽命提升的同時(shí)達(dá)到節(jié)約成本的目的。

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