轨道交通空气管路系统管接头泄漏分析

2014-10-15钱科娅

机电信息 2014年18期

钱科娅

（广州电力机车有限公司，广东广州510850）

0 引言

在城市轨道交通空气管路系统中，管接头作为空气管路的联接件，其性能不达标会直接引起制动系统的泄漏，影响车辆正常运行，在机车上如果发生管接头松脱现象，将导致管路大量排风以致列车发生机破；对于穿梭在城市间承载着众多市民的地铁交通系统，泄漏严重将导致制动性能失效，甚至引发安全事故。管接头在空气管路系统中的重要性无可厚非，基于此，本文主要从空气管路系统中常用管接头的结构形式、安装工艺及密封性能着手，逐步探究在空气管路系统中管接头泄漏的原因以及防治措施。

1 常用管接头结构形式

1．1 焊接式管接头

焊接式管接头（图1）适用于以气、油、水为介质的管路系统，与管道焊接后，具有结构简单、连接牢靠、耐高压、密封性能好等特点，对配用钢管的规格要求比较灵活，因而在空气管路系统与液压系统中被广泛应用。

图1 焊接式管接头

1．2 卡套式管接头

1．2．1 结构形式

卡套式管接头（图2）由外套螺母、卡套、衬套、接头体组成，它是刚性密封，其密封原理是：卡套在受控压力下逐渐切入钢管，当A、B刃口切入到设计深度时，止动边C限制了刃口过量切入，确保不会因为切入过深而破坏钢管；螺母拧紧后，预紧力通过外套螺母传递至卡套上。

图2 卡套式管接头结构

如图3所示，卡套E点与接头体内锥面紧密接触，F段形成弹性隆起，由此产生的弹性效应可避免金属接触密封产生的应力松弛现象。

图3 卡套式管接头接触点

1．2．2 安装工艺

卡套式管接头使用专门的卡套预装机进行预装，目的是使卡套与钢管紧密结合。卡套预装机效率高，操作方便，在城市轨道交通上广泛应用。压装前要注意卡套的方向，选到对应的模具，在预装体内锥孔表面涂少许润滑油，可以有效延长模具的使用寿命。在压装过程中，必须保证管子端部与预装体内锥孔底部相贴，达到工艺文件规定的压力值后停止压装，维持压力数秒后松开油压开关卸压，如图4所示。

图4 卡套式管接头预装

1．3 橡胶密封式管接头

1．3．1 结构形式

橡胶密封式管接头又叫FBO管接头，由外套螺母、开口弹性卡环、平垫圈、橡胶密封环和接头体组成，如图5所示。其密封原理是：FBO管接头是弹性密封，接头拧紧后，外套螺母推动卡环、平垫圈，压缩橡胶密封环，使密封环产生变形，与接头体内表面、钢管外表面紧密接触，从而保证密封。安装时，管子插入管接头后，外套螺母在接头体上顺时针转动，弹性卡环由于外套螺母的挤压，产生一个轴向力和一个径向力，轴向力使弹性卡环带动平垫圈挤压橡胶环，填充接头体与管子的间隙，产生密封作用；径向力使带缺口的弹性卡环收口，进而夹紧管子。

图5 FBO管接头组成部件

1．3．2 安装工艺

在进行安装时，必须按照图6所示序号1～5的顺序依次安装，每一个零件都不能装反，零件之间顺序不能弄错，拧紧时要用开口扳手打住接头体中部保持不动，再用开口扳手逐渐拧紧两边的外套螺母，切勿用开口扳手分别打住两边外套螺母互相拧紧，如图7所示。

图6 FBO管接头部件安装顺序

图7 FBO管接头安装

之后用扭力扳手紧固FBO管接头达到规定的扭力值。紧固标记直线要贯穿管子表面、外套螺母，并且粗细均匀；开口弹性卡环的开口应有间隙，不允许闭合；钢管端部的装配线外露在管接头边缘处，且两边基本对称。

2 泄漏原因分析

2．1 卡套式管接头泄漏原因

卡套式管接头可以通过卡套预装机或接头体进行预装，但是如果在进行装压卡套时没有达到标准的压力值，或者卡套螺帽在拧紧时力矩值达不到标准值，在车辆巨大风压的冲击下，卡套就会松动，进而导致泄漏。

卡套管接头在反复多次使用中，如果由于拆缷时用力不当而发生卡套失圆、刃口损伤的问题，再用这样的管接头必定会导致密封程度不够，进而造成泄漏。

管子材料的硬度也会影响管接头的密封性。空气管路系统中一般采用符合GB／T14976要求的钢管，如果管子硬度太大，使卡套不能很好地咬入钢管，也会使管接头发生泄漏。

2．2 FBO管接头泄漏原因

FBO管接头是橡胶密封式管接头，采用弹性密封，在连接管路时对管接头与管子之间的同轴度要求甚高，而在组装时该同轴度又没有专用的工具测量，导致管子与管接头的间隙不均，管子存在憋力，在风压很大的情况下容易冲脱管接头。

FBO管接头的安装工艺要求也很高，由于直通式橡胶管接头中间是通孔，2根管子在对接时必须把控管子伸进接头的长度，而很多工人在安装时由于经验不足或其他原因会使2根管子顶死而没有缝隙，这样一来，在环境温度过高的情况下，钢管会有热胀现象，导致钢管之间相互挤压、变形，产生作用力，引起泄漏。

橡胶式管接头由于橡胶在长时间的使用过程中容易老化变硬，如果不能完全填充接头体与钢管的间隙，就会失去这种密封效能，致使管接头发生泄漏。

3 改进措施

（1）对于焊接式管接头，密封性能主要取决于焊缝的质量，只要焊缝质量有所保证，密封性就会很好，不存在泄漏隐患，但安装时焊接量大，焊接质量要求高。

（2）FBO管接头由于对同轴度的要求高，通常采用在管接头两端加装管卡来固定，以防冲击及振动，也能保证管接头与管子轴线的整齐度，在运行时防范管接头被冲脱的危险。

（3）为了保证FBO管接头在连接管子时管子之间不顶死，如果是直通式管接头，要求2根管子之间的距离在2～10mm之间，在安装工艺上可以通过在管子外部画线的方式保证，一般保证管端到画线的距离至少超过相应规格组装好后的直通式管接头总长的一半。

（4）对于卡套式管接头，由于现在的轨道交通对其都采用卡套预装机进行预装，按标准正确操作的情况下，卡套与钢管之间的咬合有所保证，从车辆在线上运行的情况来看，FBO管接头由于管卡松脱、安装不当等方面的原因导致管接头被冲脱的危险性较大，而卡套式管接头防冲脱、防振动、抵抗外力的性能相比FBO管接头较好，建议优先选用卡套式管接头。

（5）在某些腐蚀性较强的场合，或者存在拉力的管路，或者当卡套式管接头还不能满足需要时，可以选用焊接式管接头。