夏宗京

(北京纵横机电技术开发公司， 北京 100094)



膜板式单元制动缸新型膜片研究

夏宗京

(北京纵横机电技术开发公司， 北京 100094)

单元制动缸在运用中会出现因膜片破裂而导致中途停车问题，有时造成设备故障事故。针对这一问题分析了膜片破坏机理、论述了开发新型膜片的必要性与可行性。通过从材料试验到型式试验的一系列试验研究结果，认为新型膜片可替代目前产品。

新型膜片； 试验； 可替代

单元制动缸是铁路客车实现制动、保证车辆正常运用的关键部件。单元制动缸膜片破裂虽不至于造成行车安全问题，但会导致制动系统大量漏风而中途停车，致使列车晚点。因此，对膜片进行深入的研究，用来消除或大幅度减少此类问题发生，具有重要意义。

1　运用现状及原因分析

近年来，对SP13单元制动缸膜片破裂的故障进行调查发现，不同程度存在夹布断裂(均由螺栓孔开始)问题，而其中夹布恰恰是膜片的承载材料。由此可见，膜片破裂的原因是由于内部夹布的断裂造成的。如图1是典型的SP13单元制动缸膜片破裂故障现象，该膜片运用时间不足一个段修期，破裂长度为60 mm。撕去破裂一侧对面橡胶(该侧未破裂)，内部夹布断裂长度为65 mm(从螺纹孔开始，沿经纬线方向)。

根据以上问题进行分析，以下因素为导致夹布断裂的原因：

(1)膜片断面形状不平顺，在压制膜片时拉伸夹布造成初始拉伸变形大。

(2)制造时中间夹布在折叠区域偏离胶体中心，造成膜片使用中局部强度不足。如图2(b)，制动时膜片以旋转中心点弯曲，拉伸范围局部夹布受拉伸，容易破损。

(3)使用中紧固螺栓对夹布拉伸造成内部棉线局部断裂。

单元制动缸膜片为带增强夹布的橡胶制品，如图3。折叠区域两端部位橡胶太薄(最薄0.5 mm左右)，虽然通过改进工艺使其最薄处≥1 mm，但强度提高有限，主要是由于棉线夹布本身的强度低决定的。

图2　缓解与制动工况膜片变形

2　新膜片研究

根据目前运用现状有必要研究新型膜片。通过对多种织物材料的研究，可行的方案是采用强度较高的合成纤维帆布为夹布。

表1为厚度0.55～0.8 mm的橡胶工业用合成纤维帆布和橡胶工业用棉帆布的主要性能。表2为PA6帆布主要性能。

表1　橡胶工业用合成纤维帆布和棉帆布主要技术参数

由表1可见，橡胶工业用合成纤维帆布的断裂强度是棉帆布的3倍以上，断裂伸长率略有提高。由表2可见，PA6帆布断裂强度和断裂伸长率较棉帆布大幅度地提高，而二者黏合强度相当。

由于夹布断裂是膜片破坏的原因，使用合成纤维帆布可以成倍提高螺栓紧固力矩，同时弥补因制造时帆布偏离胶体中心的强度缺陷，因此，合成纤维帆布用于单元制动缸膜片是可行的。

3　试　验

通过对合成纤维帆布与棉帆布的对比，使用尼龙帆布膜片其可靠性应更高，为验证此结论，进行了多项试验，见表3。

表2　PA6帆布主要性能

表3　试验项目

在以上试验的基础上，进行了现车运用考核验证，运用考核包括前期的样品运用验证和后期的产品运用验证两部分。

(1) 样品运用验证，装用5辆份膜片进行运用考核，考核时间为一个段修期。在运用过程中，没有发生单元制动缸泄漏的问题，到期拆解后，膜片样件良好。进而对拆解下来的膜片继续进行疲劳试验，54万次后每10万次对膜片进行一次拆解和组装。共进行125.7万次后因拆解和组装6次后漏泄而停止试验，试验件见图4。

图4　试验件

(2) 产品运用验证，通过批量生产，装用20辆份膜片进行运用考核，目前测试运行状态良好。在运用14个月后，对其中一辆车制动缸进行分解观察，膜片无异常。

4　结　论

通过大量基础试验、样件运用试验和产品运用试验，合成纤维帆布膜片能够满足制动缸应用。基于上述试验的可靠性，SP13型制动缸可以采用合成纤维帆布膜片。

[1]TB/T3106-2005 铁道车辆单元制动缸[S].

[2]GB/T 2909-1994橡胶工业用棉帆布[S].

Research on the New Type Membrane Plate in the Unit Brake Cylinder

XIA Zongjing

(Beijing Zongheng Electro-Mechanical Technology Development Co., Beijing 100094, China)

The membrane plate in the unit brake cylinder could rupture to cause emergency stop of running trains, sometimes causing equipment failure. In this paper, the mechanism of membrane damage is analyzed, and the necessity and feasibility of developing new diaphragm are discussed. A series of experimental results from the material test to the type test, it is believed that the new membrane plate can replace the current product.

new type membrane plate；test；replace

1008-7842 (2016) 01-0047-02

��)男， (

2015-07-24)

U279.3+3

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.01.11