南京地鐵S8號線制動缸塔簧斷裂分析與處理

鄭瑩瑩

摘要：南京地鐵S8號線在運營過程中發生多起制動缸漏氣故障，經拆解發現為制動缸內塔簧斷裂所致。在確保制動缸功能正常的前提下，對塔簧進行了優化，消除了此類故障隱患。

關鍵詞：地鐵、制動缸、塔簧、優化

引言

南京地鐵S8號線在運營過程中，發生多起制動缸塔簧斷裂故障，造成制動時制動缸呼吸孔長排風現象。為此，對塔簧進行了優化，避免了此類故障的再次發生。

1.問題描述

南京地鐵S8號線在運營過程中發生多起制動缸漏氣故障，經拆解發現，故障制動塔簧斷均存在斷裂現象（圖1 ），極大的影響了制動系統的穩定性。

2.原因分析

如圖2所示，制動缸塔簧一端安裝在活塞上，另一端安裝在軸承托架上。在制動缸緩解時，活塞在復位彈簧和塔簧的共同作用下復位。其中復位彈簧的復原力通過活塞上面的斜面傳遞，而塔簧的力直接傳遞。

拆解漏氣制動缸發現，缸內塔簧斷裂，斷裂塔簧的一端擠壓在活塞上的密封皮碗與缸體之間，造成皮碗擠壓出現破損，導致制動缸漏氣。

經進一步分析，考慮塔簧斷裂部分的應力較高是最為可能的因素之一，故決定對塔簧進行優化。在確保制動缸功能正常的前提下，通過調整塔簧截距，改善塔簧材質，降低塔簧在工作狀態下的彈性系數，從而減少受力，提高安全系數。

3.整改措施

優化后的塔簧結構如圖3（右）所示。塔簧在額定工作高度范圍內，左側舊塔簧在壓縮初始階段彈性系數較小，后期增長明顯，所以在工作范圍內塔簧下部大圈已基本壓并。而優化后的右側新塔簧彈性系數得到了有效控制，在工作范圍內并圈情況比較均勻，符合要求。

為了進一步驗證優化后塔簧的可靠性，抽取新塔簧樣品進行了試驗。

隨機抽取3根塔簧在工裝上進行100萬次模擬全制動行程測試（表1），從表中可看出，經過壽命試驗的塔簧力值仍在標準范圍內，且沒有異常衰減。

隨機抽取6根塔簧及3個帶停放制動缸，每個制動缸輪流安裝2根塔簧，依次進行制動緩解間隙試驗、停放制動不完全施加條件下的手緩解功能試驗。

從表2試驗結果可以看出，停放制動缸手緩解間隙與正常間隙基本一致，在停放制動未完全施加的情況下，手緩解后力值為0，間隙正常。說明新塔簧不但可以在正常工況下完全緩解制動，而且在特殊工況（停放制動未完全施加）的情況也可以完全緩解制動。

綜上所述，優化后的塔簧滿足使用要求，且經疲勞試驗后力值衰退在合理范圍;新塔簧安裝到制動缸內部后，對于制動缸整體性能沒有任何影響，并且可以滿足現場可能會出現的停放制動未完全施加的極端情況下的使用要求。

參考文獻

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