機車油壓減振器漏油分析及控制

蘭強強 南向曈

（1、株洲中車時代電氣股份有限公司，湖南株洲 4120002、湖南鐵道職業技術學院，湖南株洲 412000）

1 概述

為了保證機車車輛安全、平穩地運行，提升乘客的乘坐舒適性，通常在其轉向架中安裝具有良好性能的彈性元件和減振器，以緩沖來自輪軌的沖擊及減小車輛懸掛系統振動，避免機械部件結構強度和使用壽命的降低以及運行品質的惡化，提高運行安全性和舒適性[1]。

機車車輛運行時，減振器內部油液流經結構間的縫隙或阻尼孔產生阻尼力，衰弱因軌道不平等因素產生的振動，進而提升機車運行的安全性和舒適性。減振器漏油故障的發生，會導致減振器在其工作過程中阻尼力會減小甚至消失，減振器減振功能失效，嚴重影響機車運行安全性和乘坐舒適性。

2 減振器工作機理

根據減振器工作時液壓油的流動方向，油壓減振器可以分為雙循環結構與單循環結構[2-3]，其結構圖分別如圖1、圖2 所示。

單循環結構減振器拉伸時（如圖1），活塞組裝左側（B 腔）油液受擠壓流向導承阻尼孔，克服阻尼孔的阻力流入儲油缸（C腔）內，同時由于活塞組裝右側（A 腔）容積增大，產生負壓，儲油缸底部（C 腔）的油液通過底閥進入油缸（A 腔）；減振器壓縮時，活塞組裝右側（A 腔）油液受擠壓通過活塞上的阻尼孔進入活塞組裝左側（B 腔）內，隨著減振器持續壓縮，活塞組裝左側油液克服導承組裝阻尼孔進入儲油缸（C 腔）。

圖1 單循環減振器結構組成圖

雙循環減振器結構拉伸時（如圖2），活塞組裝左側（E 腔）油液受擠壓，油液通過活塞組裝阻尼孔流向活塞右側腔內（D 腔），同時由于活塞組裝右側（D 腔）油液的增加小于活塞右側腔體（D 腔）增大的容積，右側容積（D 腔）產生負壓，儲油缸底部（F腔）的油液通過底閥進入活塞D 腔內；減振器壓縮時，活塞組裝右側（D 腔）油液受擠壓，油液分別通過活塞進入活塞左側（E腔）和通過底閥進入儲油缸（F 腔）。

圖2 雙循環減振器結構組成圖

由上可知，單循環結構減振器工作時油液向一個方向流動，雙循環結構減振器工作時油液向兩個方向流動。通過油液流動時克服各種阻尼孔的阻力產生阻尼力，進而降低機車車體的振動。若減振器密封結構不良，油液在一定的壓力下流動時，油液會流向壓力較小的位置（密封不良處），隨著運行時間的累積，油液慢慢從減振器內部留到減振器外表面，從而導致減振器漏油[4]。

3 漏油原因分析

如前所述，減振器的密封性能對減振器漏油故障的發生起關鍵作用。減振器密封方式按作用分為：減振器動密封和靜密封；動密封結構即骨架油封，其安裝于導承溝槽，軸向通過壓蓋施壓貼緊導承側面，徑向設計唇口結構，并與活塞桿過盈配合，保證減振器工作過程中無油液流出。靜密封結構通常采用O 型圈或密封墊結構，在一定壓力作用下，使其緊貼儲油缸內壁，防止儲油缸內的油液順著儲油缸內壁溢出。

根據對客戶運用現場減振器漏油故障進行梳理，同時結合減振器工作原理及其采用的密封方式，減振器漏油故障發生的形式主要有以下三種：靜密封漏油、動密封漏油和儲油缸焊縫漏油。

3.1 靜密封漏油

導致減振器靜密封漏油主要涉及兩個物料：O 型圈或密封墊。

O 型圈在發生扭曲或損傷：O 型圈發生扭曲或損傷導致其與儲油缸內壁貼合不良，儲油缸的油液穿過O 型圈與儲油缸內壁之間的間隙向外溢出，最后導致減振器漏油。

密封墊硬度高或外形尺寸偏小：采用密封墊結構進行靜密封的減振器，通常利用密封墊一定的壓縮變形使其與儲油缸內壁貼合；在低溫環境，密封墊硬度變高，同樣大小力矩的作用，密封墊壓縮變形量小，導致其與儲油缸內壁貼合不良，進而出現漏油；密封墊尺寸偏小，安裝時密封墊的變形不足以與儲油缸內壁貼合，也會使油液順著儲油缸內壁溢出，造成漏油。

3.2 動密封漏油

骨架密封唇口損傷：活塞桿自身劃傷和油液中混有雜質，都會造成減振器工作時劃傷骨架油封唇口，破壞唇口和活塞桿的過盈配合，導致骨架油封密封性能失效，油液順著活塞桿表面向外溢出，造成減振器漏油故障。（圖3）

圖3 骨架油封唇口和活塞桿劃傷圖

3.3 儲油缸焊縫漏油

減振器儲油缸組焊通常是由儲油缸、連接環安裝板和連接環三個部件焊接組成；儲油缸和連接環安裝板的焊接缺陷（如貫穿性氣孔、裂紋等），都會導致減振器內部的油液從焊縫缺陷處外溢，流到減振器表面，導致漏油（如圖4）。

圖4 儲油缸焊接不良漏油圖

4 漏油故障控制

基于前述減振器漏油的原因，制定以下措施以減少減振器的漏油故障：

4.1 O 型圈安裝時，安裝到位，防止因安裝不到位導致的O型圈損傷。

4.2 密封墊設計時除考慮常溫下設計合理的過盈量和硬度外，還應考慮溫度差異導致密封墊的硬度變化；同時組裝生產時嚴格安裝規定的力矩對壓在密封墊上的結構進行擰緊。

4.3 骨架密封圈和活塞桿的劃傷防護可通過在防塵罩和儲油缸之間增加外置防塵皮囊或防塵罩內部增加內置防塵皮囊減少外部環境中砂塵進入減振器；同時在減振器組裝生產前，對減振器內部金屬零件進行清洗清潔，去除其表面殘留的鐵屑、沙塵等異物。

4.4 儲油缸焊縫焊接不良問題，對儲油缸開展氣密性試驗，剔除漏氣的儲油缸組焊。

4.5 針對O 型圈、密封墊和儲油缸焊縫問題導致的漏油，根據機車車輛油壓減振器標準[5]開展泄漏出廠試驗（上臺試驗+24h 靜置），進一步減少漏油故障減振器發往用戶現場事件的發生。

5 結論

綜上，油壓減振器漏油，惡化了減振器的阻尼性能，嚴重影響機車車輛運行時的安全性和舒適性。通過系統分析油壓減振器漏油主要因素：靜密封結構損傷或設計不合理、動密封結構劃傷以及焊縫焊接不良，制定了減少減振器漏油故障發生的控制措施，為控制減振器漏油故障發生提供思路。