內燃機車電空接觸器密封組件的研制與應用

吳忠新，王 偉，謝紹勤

（兗州煤業股份有限公司鐵路運輸處，山東 鄒城 273500 ，China）

0 引 言

柴油機是內燃機車的動力“心臟”，微機控制器是內燃機車的“大腦”，而電器電路則是控制內燃機車動作的“中樞神經”，其性能的好壞直接影響機車微機控制指令的實施。電空接觸器是電器電路的重要組成部分，能夠開閉較大電流，可頻繁操作，并便于遠程控制。電空接觸器主要由電空傳動裝置、主觸頭、輔助觸頭及滅弧裝置等部件組成，電空傳動裝置主要由電空閥、風缸、活塞組件、皮碗及復原彈簧等組成，電空閥得到指令后風路開通，通過風缸內的活塞移動實現主觸頭的動、靜觸頭連通。由于我處機車運用速度低、調車作業多，機車起動頻繁，電空接觸器故障較多，其中皮碗故障漏風現象頻發。現用的樹脂皮碗耐高溫性差，易老化、裂紋，長時間、頻繁使用易導致其氣密性差，樹脂皮碗使用前后對比。皮碗失效后致使風缸漏風，使動、靜觸頭的開閉不良，發生電器動作失效或觸頭燒損故障，區間運行機車造成途停、救援、搶修，增加了機車檢修人員的勞動強度，影響機車小輔修、臨故修及正常運轉，也易造成不必要的經濟損失。電空接觸器密封組件的研制，有利于解決機車現用的電空接觸器皮碗故障較多的不利因素，延長機車的使用時間，并降低機車在正常運用中的故障率及檢修成本，保證機車動力及運用安全，對企業的安全生產及經濟效益具有重要意義。

1 密封組件的研制

在研發制作過程中，項目組認真總結了多年來在機車運用、檢修和培訓工作中的經驗，并搜集了大量的機車運用和檢修故障案例，在詳細了解電空接觸器皮碗的制作工藝和構造原理的基礎上，現場測量裝配尺寸，根據風缸皮碗的使用性能要求，皮碗不僅要有相應的強度和韌性，還要保證達到其在風缸內的氣密性要求。項目組通過調研及綜合考慮，最終采用車床加工鞲鞴，鞲鞴外圈采用兩道密封氣環，設計出一種耐用、密封性強的密封組件。

1.1 密封組件的設計

密封組件嚴格按照樹脂皮碗的結構設計，在滿足相關性能要求的基礎上，在密封組件的外側增加兩道密封環的槽，密封環是用的制動機使用的標準密封圈，滿足了風缸密封的性能要求，保證了電空接觸器工作的穩定性。密封組件加裝兩道密封環的示意圖如圖1 所示：

圖1 密封組件示意圖

1.2 密封組件材質的選擇及加工

總風缸的壓力經管路到達調壓閥，經調壓閥減壓到550～600kPa，當電空接觸器電氣部分作用時，控制風缸內的壓力空氣便經空氣管路和電控閥通往各作用風缸部位。風缸工作氣壓600kPa，密封組件的截面積S=πR2，P=F/S，符合材質的絕緣性、使用溫度、自潤滑性、不燃性、耐化學腐蝕和耐候性、摩擦系數低等要求，最終確定材質采用橡膠棒，在外圈加裝密封環，以滿足風缸皮碗的使用及安全要求，降低維修成本。而密封組件采用的材料額定壓力為4MPa，遠大于600kPa，符合材質的選材要求。其采用橡膠棒經車床加工成密封組件，密封組件外圈采用兩道密封環。因橡膠棒的密度比橡膠制品的強度好，耐氧化性和耐腐蝕性強，且因有一定的韌性，能夠很好的滿足風缸皮碗的使用要求，且成本較低。

1.3 密封組件的安裝

電空接觸器是借助于空氣壓力來驅動動靜觸頭閉合的一種接觸器。電器柜內有6 個TCK3- 820/770型電空接觸器，主要由電空驅動裝置、主觸頭、輔助觸頭及滅弧裝置等部件組成。當電空閥得電時，其銜鐵被吸合，壓縮空氣經電空閥進入傳動風缸并作用于風缸活塞下部，作用在活塞上的壓力在客服復原彈簧力和摩擦阻力推動活塞和活塞桿向上移動，活塞桿帶動轉架并以圓柱銷為軸心，作逆時針方向轉動，使動靜觸頭閉合，接通主電路，輔助觸頭作相應動作，接通和斷開相關電路。當電空閥失電時，其銜鐵釋放后，風缸內的壓縮空氣經電空閥排到大氣中，在復原彈簧的作用下，活塞和活塞桿向下移動，使動靜觸頭斷開。密封組件內安裝孔的尺寸與安裝螺栓緊密配合，完全可以起到定位皮碗的作用。風缸氣密性應保持良好，在更換風缸密封組件或風缸拆檢時，先拆下風缸底蓋四個螺絲，然后拆下活塞桿固定鞲鞴的螺母上的開口銷，取下螺母，逐個取出密封組件、油環和彈簧。拆卸時應注意風缸內部彈簧崩出，以防傷人，并觀察風缸內壁有無擦傷。安裝時，應在風缸體內壁涂2 號鐵路鋰基脂，使活塞動作靈活，然后按照安裝工藝要求逐個安裝彈簧、油環、密封組件等，保證安裝到位。

圖2 風動裝置示意圖

2 密封組件的破壞性試驗

完成樣品制作后，利用1 個月的時間在試驗臺上進行了模擬動作試驗，檢查新密封組件的耐用性。小組利用DF4DD 內燃機車電器模擬實驗臺、DKS- 3 電控閥試驗臺提供的風源和110V 的直流電壓，在線路中加裝了延時繼電器控制供電時間間隔，分別將試驗間隔設置為2 秒、4 秒和8 秒對使用了新型密封組件的電空接觸器在試驗臺上進行了連續實驗，機車在實際的運用工況只是在加減載時密封組件才動作。電空接觸器模擬安裝完畢后，應進行整體及零部件安裝檢查，并進行通電試驗。重點是電器接線、接線柱、通電試驗檢查步驟的執行。和現有風缸皮碗的試驗對比，統計情況見表1。

表1 試驗統計

通過用紅外測溫槍進行溫度檢測，在設置的時間間隔做連續試驗后的溫度分別為35℃、45℃、50℃，在技術要求的范圍內，達到了預期的目標。

3 密封組件的運用

密封組件經過1 個月在試驗臺上的分時間間隔做連續破壞性試驗后，經技術人員評估達到了密封組件的技術性能要求。為規范試驗密封組件的運用、操作與保養，相關技術人員、檢修人員對密封組件的安裝使用進行制作、試驗及規范化管理，制定了相關的規程、作業步驟等。在破壞性試驗的基礎上，項目組隨后進行了新密封組件在機車上的實際運用，為檢驗密封組件在機車實際運用中的效果，我們安排技術人員及時進行跟蹤檢查、分析及總結，并要求司乘人員在交接班時進行檢查，發現問題及時匯報。在機車小輔修期間，安排檢修人員拆開電空接觸器風缸，檢查密封組件的外觀狀態，在1 年的實際運用當中未出現任何故障。

4 結束語

通過項目研發，完成了DF4DD 內燃機車電空接觸器新密封組件的研制，滿足了強度和韌性要求，保證風缸的氣密性要求，降低機車庫停時間及油耗，機車運用率得到有效提高；在密封組件外圈車削出加裝兩道密封環的密封槽，加裝的密封環能夠很好的滿足風缸皮碗的使用要求，且成本較低，且在后期維護、故障處理時只需更換密封環，節省時間，滿足了其強度、氧化性和腐蝕性的要求，解決了機車1～6C 電空接觸器皮碗故障較多的不利因素，延長機車的使用時間，并降低機車在正常運用中的故障率，以保證機車動力，降低了現場維修的勞動強度，保證了機車動力及運用安全，具有較強的科研及推廣價值。