杨怀军

(大连机车车辆有限公司信息管理部 辽宁 大连 116022)

1 异常现象

某型机车运用中出现机车单元制动器实施行车制动后缓解不正常的情况，具体现象为实施缓解后闸瓦托不能正常退回到缓解位置。外观检查时发现单元制动器外部沾满了泥巴，尤其在加强型支架的下方，闸瓦托、悬挂连杆和加强型支架的运动空间更是塞满了树枝和泥巴(见图1)，用于密封的橡胶防尘套发生了破损(见图2)。

图1 外观检查图2 橡胶防尘套破损

此外，V形体与调整螺杆的头部本应贴合在一起(见图3)，但在异常单元制动器上却完全脱离。V形体翻转90°，完全失去了限制调整螺杆旋转的功能。进一步拆解发现，失去防尘套密封的单元制动器箱体内部存在大量泥、水等异物，零件严重锈蚀(见图4)，轴承完全锈死无法转动。连接悬挂连杆和加强型支架的支架销轴也发生了严重锈蚀，造成悬挂连杆和加强型支架相对转动困难。

(a)正常状态 (b)翻转状态图3 V形体状态

图4 零件锈蚀

2 原因分析

2.1 外部污物对缓解功能的影响

闸瓦托、悬挂连杆与加强型支架运动空间中的树枝和泥巴，使机构在运动中出现干涉。树枝、泥巴占用了零件在正常缓解状态的位置，直接导致了缓解不正常。

2.2 零件锈蚀对缓解功能的影响

2.2.1V形体

单元制动器零件的锈蚀，会造成摩擦阻力异常增大，缓解不正常等情况。

单元制动器箱体内轴承等零件的锈蚀是防尘套破损后失去密封的单元制动器箱体内部泥、水大量进入导致的。经检查确认破损的防尘套无老化开裂现象，并且橡胶弹性良好，破口较为整齐，符合外力导致破损的特征。造成其破损的可能原因如下：

(1)防尘套存在被线路环境中的树枝等尖锐物体划伤的可能性；

(2)V形体与调整螺杆的头部意外脱开，更换闸瓦时会导致防尘套扭转撕裂。

如图5所示，橡胶材质的防尘套在1、2两处用喉箍与箱体和调整螺杆联接。正常情况下，调整螺杆的头部与V形体的接触面在复位弹簧的作用下始终是紧贴在一起的(见图6上图)，调整螺杆不能相对箱体发生旋转。

图5 防尘套安装情况

如调整螺杆的头部与V形体的接触面意外脱开，V形体在重力作用下将发生90°旋转(见图7虚线位置)，V形体就失去了对调整螺杆的约束作用。当更换闸瓦的时候，需要旋转调整后盖(见图6下图)使调整螺杆缩入箱体。此时失去了V形体定位作用的调整螺杆会带着防尘套一同旋转，这样两端分别固定在箱体和调整螺杆上的防尘套自身就会发生严重的扭转，更换闸瓦时不是防尘套一端被从固定用的喉箍中强行拉出，就是防尘套自身被扭转发生撕裂，两个结果都会造成密封失效，导致外部的泥、水等污物进入。

图6 V形体安装情况

图7 V形体旋转状态

导致V形体与调整螺杆意外脱开的可能原因有2个。一是闸瓦托、悬挂连杆与加强型支架运动空间中的树枝和泥巴的阻滞作用使闸瓦托无法带着V形体回退到缓解位置；而箱体内的调整螺杆则不受外部污物的影响，在内部缓解弹簧的作用下顺利回到缓解位置，造成调整螺杆的头部与V形体的接触面脱开。二是前面发现的支架销轴锈蚀，会使悬挂连杆和加强型支架相对转动困难，进而造成闸瓦托无法带着V形体顺利回退到缓解位置，导致调整螺杆的头部与V形体的接触面脱开。同时其带来的附加摩擦阻力还会直接导致缓解不正常。

2.2.2支架销轴

对支架销轴表面进行了镀锌处理，并涂有润滑脂，具有防锈能力。衬套上设计有油槽，用来储存润滑脂，这样支架销轴与衬套的配合处在运用中可以得到持续的润滑脂补充，保障长期的润滑效果。该结构被广泛使用，以往并未出现锈蚀导致转动不灵的情况，而如图8所示，在该项目上有的单元制动器仅仅使用了2个月，支架销轴与衬套配合间隙中的润滑脂就完全消失了，因储存有润滑脂而最不应发生锈蚀的油槽附近反而产生了最严重的锈蚀，锈蚀呈明显的带状。

图8 支架销轴锈蚀情况

据了解，机车用户铁路线路部分地势低洼，下雨时时常积水，机车车轮有时部分浸在水中。单元制动器在转向架上安装位置相对较低，支架销轴又位于单元制动器的最下方。这样机车运行时如线路上有水，单元制动器的支架销轴有较大的机会浸到水中。由于机车具有一定速度，水流的冲刷作用也会相当明显。单元制动器并非防水设计，在水流的冲刷作用下润滑脂会变稀并减少，支架销轴等金属零件也会被完全打湿。同时流水带来的污泥大量粘在单元制动器表面，含住了水分，使失去了油脂润滑的支架销轴部位在离开浸水路段后也无法快速风干，而是长时间处于潮湿的状态中，最终导致了锈蚀的发生。

综上所述，单元制动器的不缓解故障是外部污物和零件锈蚀导致的。外部污物造成机构在运动中出现干涉，并可能划伤防尘套进而导致失去密封的单元制动器箱体内部泥、水大量进入。零件锈蚀则会造成摩擦阻力异常增大，机构运动不灵出现卡滞。

3 改进措施

为保障机车的可靠运行，必须对单元制动器做出适应性改进，以适应客户现有的运用条件。对此，采取了如下措施：

(1)在维护保养手册中要求用户对单元制动器上的污物定期清理，尤其要关注闸瓦托、悬挂连杆与加强型支架运动空间的位置。

(2)设计、更换新的V形体(见图9)。新V形体在原设计的基础上加长，其与闸瓦托的间隙变小。改动后V形体最多能转约16°，无法再发生90°旋转，加强了对调整螺杆的定位作用。这样即使由于污物和锈蚀的影响闸瓦托无法带着V形体完全回退到缓解位置，V形体也对调整螺杆的转动有更大的限制能力，可以在一定程度上减少防尘套扭转破裂的几率。

图9 新V形体

(3)改进与支架销轴配合的衬套结构。通过反复研究，将悬挂连杆衬套的材料由球墨铸铁更换为铜合金(QSn10-1)，并在衬套两端挖槽，加装 O形密封圈(见图10)。支架销轴材料为42CrMo,铜合金衬套相对原来使用的球墨铸铁衬套与支架销轴有更小的材料亲合性，且铜合金具有自润滑性，在潮湿环境下支架销轴与衬套之间更不容易锈死。通过加装O形密封圈可以将支架销轴与衬套之间的配合面密封起来，阻止水的进入，防止锈蚀的发生。

(a)原结构 (b)改进后结构图10 衬套结构改进

为验证方案的有效性，预先对该方案进行静态试验，不断用加盐的水和泥土覆盖、浸泡支架销轴与衬套配合的位置。持续1个月，支架外表面已经有了锈蚀现象，但支架销轴与衬套配合的一段(见图11中箭头所示位置)仍未发生任何锈蚀，衬套油槽内的油脂也状况良好，运动件转动灵活。

图11 衬套结构改进后试验样件

4 实施效果

按照上述方案先对1台机车进行了改进，运行1年未再出现类似问题。改进效果得到了用户的认可，目前已经完成全部机车的改进。单元制动器实施行车制动后缓解不正常的故障得到了彻底解决，为机车的可靠运行提供了有力保障。同时也为今后如何更好地适应用户的特殊需求积累了宝贵经验。