关于铁路货车制动缸磨修方法的研究

关于铁路货车制动缸磨修方法的研究

思岱伟

中车贵阳车辆股份有限公司 贵州贵阳 550017

摘 要：铁路货车制动缸由缸座组成、缸体组成、活塞、活塞杆、皮碗、缓解弹簧、前盖组成等配件组成，通过120型货车空气控制阀的作用产生制动和缓解作用，按照规格203mm×254mm，254mm×254mm，305mm×254mm和356mm×254mm，现常用的结构为旋压密封式，356mm×254mm制动缸还有部分铸铁材质的制动缸在线路上运行，常见的引起制动缸漏泄的原因有制动缸缸体内壁上部缺少油脂、制动缸内壁划伤以及制动缸内壁磨修不良等，特别是制动缸内壁磨修质量不良，因制动缸内壁磨修后粗糙度偏大，造成制动过程中制动缸活塞密封不严，不仅导致制动力不足，不能及时停车，也可能导致车钩缓冲装置折损和车体严重损坏等重大事故，对行车安全具有较大的危害。本文就厂、段修时制动缸磨修方法进行研究，对厂、段修制动缸磨修方法提出了解决方案。

关键词： 制动缸 泄漏 故障 磨修 处理

一、问题的提出

贵阳公司于2020年共检修8518套制动缸，制动缸一次试验通过率为96.5%，其中制动缸磨修不良的占故障的83%，通过现场调研内壁磨修采用外形尺寸为50*20*20mm的粒度为36目的砂轮进行粗磨，粗磨后使用0号砂纸进行精磨，人工砂纸磨修工作量大。通过查阅图纸，铸铁材质制动缸内壁粗糙度为1.6um，旋压制动缸内壁粗糙度为0.8um，通过粗糙度仪检测使用现有工具磨修后粗糙度在4um~7um之间，粗糙度大（见表1）。

表1 制动缸磨修后表面粗糙度统计表

为了保证车辆检修质量，降低运用过程中的安全隐患，对制动缸进行磨修质量提升已成为亟待解决的问题。

二、处理方法研究

一）制动缸缸体材质分析

1.铸铁材质（HT200）：HT200是灰铸铁的牌号，灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁。HT代表灰口铸铁，HT是灰色铸铁汉语拼音的缩写，灰铸铁HT200表示ø30试样的最高抗拉强度200MPa。HT200的抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。灰铸铁石墨呈片状，有效承载面积比较小，石墨尖端易产生应力集中，所以灰铸铁的强度、塑性、韧度都低于其他铸铁。但具有优良的减振性、高的耐磨性。

2.10号钢：10号钢是一类钢材料，它的塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差。制造要求受力不大、韧性高的零件，如汽车车身、贮器、深冲压器皿、管子、垫片等，可用作冷轧、冷冲、冷镦、冷弯、热轧等工艺成形，也可用作心部强度不高的渗碳件、碳氮共渗件等。

3. Q235-A:普通碳素结构钢－普板,是一种钢材的材质。Q代表的是这种材质的屈服，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。韧性和塑性较好，有一定的伸长率。具有良好的焊接性能和热加工性。

从以上制动缸缸体材质来讲，铸铁制动缸切削加工性能优于10号钢和Q235-A，10号钢和Q235-A的韧性较高，不易打磨。

二）磨料材料的分类

磨料是用来研磨加工的材料，现在的一般分类是普通磨料，超硬磨料两类；　1、普通磨料材料的分类：普通磨料主要包括（1）刚玉类（棕刚玉，白刚玉等），其主要化学成分为Al2O3(三氧化二铝)，（2）碳化硅类（黑碳化硅，绿碳化硅），其主要化学成分为SiC(碳化硅)。它们的硬度从小到大分别是棕刚玉、白刚玉、黑碳化硅、绿碳化硅，粒度从4#--微粉W0.5(甚至更细)，硬度的顺序我们可以排序出来加工花岗岩的是绿碳化硅，黑碳化硅，加工大理石的是白刚玉（软的），黑，绿碳化硅（硬的）；从材料的成本看依次是绿碳化硅，黑碳化硅，白刚玉，围绕着这些磨料可以制成，无机的研磨工具，包括菱苦土类，陶瓷类等；有机的研磨工具，包括酚醛类，不饱和树脂类，以及环氧类等（这里也包括砂布砂纸），这些研磨工具构成了普通磨料的研磨工具。 　　

2、超硬磨料：金刚石磨料是属于超硬磨料，它的加工历史虽然比较悠长，但作为更多的使用，是近三十年来的大量的工业化生产，加工材料时是微切削的机理，因而它是优选的切削工具，近年来有其产量大规模增加和工业成本的降低，加工效率高（是普通的5倍以上），加工效果好（可以对要求很高的材料进行抛光），因而，它的应用日趋广泛。金刚石研磨工具主要有金属的，树脂的，陶瓷的等，这是根据结合剂的类型进行分类的，金属类的研磨工具主要包括铁基的，铜基的，钴基的这几类，也就决定了不同类型材料的加工成本，作为研磨工具的使用其特点是使用寿命长，但是成本会高一些。树脂类的研磨工具，由于制作成本相对偏低，应用要相对多一些，它现今也用于粗磨至抛光，在细粒度的磨抛方面是其最大的优势；陶瓷类金刚石研磨工具是近几年发展最快的工具，其加工性能中，取金属加工之长，避树脂加工之短，技术上有很好的优势，但因其成本的原因，还没有见到在石材翻新中使用。

三）制动缸打磨方法研究：

通过对现有磨修工具、磨具等进行探索对比，制定了详细的磨修试验方法及负责人，由设备员负责磨修工具对比；工艺人员对磨具材质、粒度、粘合剂进行综合分析，并结合制动缸缸体材质，探索确认磨具材质、粒度、直径等参数，以及磨修次序、次数等；操作者对试用的工具和磨具的效果进行综合评估。

在使用了多种工具和不同材质、粒度以及粘合剂的情况下，最终确定了新磨修工艺：粗磨使用砂轮粒度为100目，材质为黑碳化硅，外形尺寸不变；精磨采用外形尺寸为50*20百叶轮砂布圈。

使用该磨修工艺后铸铁材质缸体内壁粗糙度平均值为3.07um，旋压制动缸缸体内壁粗糙度平均值为2.58um（见表2），改进后粗糙度明显降低，活塞运动阻力小，不容易发生卡滞现象，活塞皮碗密封效果好。因此我们得出结论，制动缸磨修质量在工艺改进后得到了明显提高。

表2 改进磨料后制动缸内壁粗糙度检测表

三、结论

通过制动缸内壁磨修工艺改进，有效解决了制动缸内壁粗糙度不够的问题，新工艺比原工艺还降低了操作人员磨修工作量，提高了劳动效率，同时工艺改进也得到了监造项目部、质保部、技术部的认可，具有推广价值。更为重要的是通过制动缸内壁磨修粗糙度的提高，提升了货车运用安全可靠性！

参考文献：

1. 中国铁路总公司，《铁路货车厂修规程》，中国铁道出版社，2019年4月第1版

2. 中华人民共和国铁道部，《车辆工程》，中国铁道出版社，2009年5月第三版

3. 中华人民共和国铁道部，《铁路货车制动装置检修规则》，中国铁道出版社，2008年2月第1版

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