动车组实时温度传感器修复技术研究

王欢

摘要：实时温度传感器用于检测列车的各轴箱、齿轮箱以及牵引电机的温度状态。是反映动车组状态是否良好，能否安全运行的一项至关重要的技术指标，因此也是动车组检修的一项重要内容。高级修时需对转向架用实时温度传感器进行分解检查，在拆解实时温度传感器时存于金属垫圈外径与传感器探头内孔间隙小导致无法取出金属垫圈的现象。针对动车组装用实时温度传感器高级检修时偶换率高的问题进行了数据统计及原因分析，通过分析提出了一种特制提取刀具以及现车提取铜垫的工艺方法，并通过大量试验验证了工艺方法以及使用后产品自身质量的可靠性，从而降低了传感器分解及更换工作量，大幅提升了生产效率。本文针对此问题提出了一种工艺方法并验证了使用此方法后实时温度传感器的质量可靠性。

关键词：动车组；实时温度；传感器；修复技术

动车组在进行高级修时，部分牵引电机传动端温度传感器胶管在压接部位出现脱离现象，针对脱出原因分析，对胶管压接的技术进行了改进和验证。胶管的作用为保护电缆防止动车组高速运行时沙石的冲击。考虑到部分安装位置朝下，靠近铁轨表面，砂石击打的情况更严重，该部位的胶管采用了壁厚厚度大的胶管，胶管内包含一层织物，胶管整体强度较高，后半部分采用壁厚较小胶管，大胶管与小胶管之间采用了金属件通过压接的技术连接，安装在电机表面时，两端分别通过线缆夹固定在电机表面，两个固定点的距离适中，从而保证动车组在高速运行中，胶管不会出现明显抖动。动车组在进行高级修时，温度传感器须拆卸下来并进行清洗、测试，在此过程中胶管会受到拉力和扭转力，对于胶管压接部位抗拉力小的产品，就会出现胶管脱离现象。

1结构与原理分析

1.1传感器的结构

大、小胶管通过转接头实现转接，胶管脱离位置位于大胶管与小胶管转接位置处。

1.2胶管压接原理

胶管压接部位的结构简图参见图4所示，先在电缆上压接一个金属内套，用来支撑胶管内壁，套上胶管后外面再套一个金属环，并用八芯的模具对金属环进行压接，压接时端部保留一定的距离不压接，胶管受压后会向两端挤压变形，从而在端部未压接的部位形成一个凸台，胶管的防脱力主要由两部分组成，一部分来自与胶管与内外金属管之间的摩擦力，另一部分来自与压接过程中形成的这个凸台。

2问题描述及原因分析

CRH2A、CRH380A统型动车组装用的实时温度传感器内部金属垫圈在各高级修均为必换件，在动车组返厂高级修时存在部分实时温度传感器内部金属垫圈取不出来的问题，如图1所示。对于此情况之前一直采取拆解直接更换新的实时温度传感器。

分析传感器内部金属垫圈取不出的主要原因是由于金属垫圈在组装初期受到一定的挤压发生延展性变形，导致铜垫内孔孔径变小，卡紧传感器探头，随着动车组运行过程中的振动及长时间运行等原因，加之金属垫圈与活动螺母之间间隙太小，不便于拆卸，导致金属垫圈无法取下。

3解决措施及可靠性验证

3.1解决措施

采用一种装置由固定工装架、顶部螺栓、刀具固定块和合金工具钢刀具组成。将刀具套入实时温度传感器探头内，用固定块将刀具固定放置于工装架中，温度传感器置于预留孔内并固定。调节顶部螺栓，使螺栓凸台对准刀具内孔，使用力矩扳手旋紧顶部螺栓，力矩参考值为27N.m，当力矩已达到预设值后将螺栓拧松，金属垫圈被压碎，从而用镊子取出被挤压变形的金属垫圈。

3.2螺母端面受力分析

为了分析在使用工装提取金属垫圈的过程中活动螺母端面是否会发生变形，需利用机械手册中的通用公式计算活动螺母端面在拆卸过程中的受力情况，具体计算如下：

3.2.1预紧力（轴向力的计算）及受力面积计算

预紧力Q0=M/（K1·d）×103=4500N～13500N。

受力面积S=π（B12-B22）=3.14×（142-8.22）≈404.31mm2

其中：M为扭紧力矩；Q0为预紧力；K1为基数系数；d为螺栓的公称直径；B1为探头压到活动螺母端面的外圆尺寸：Φ14mm，B2为活动螺母端面内孔的尺寸Φ8.2mm；M=27N.m，K1为0.1～0.3，d=20mm，

3.2.2活动螺母端面压强计算

P=Q0/S=13500/404.31≈33.4MPa（其中Q0取最大值）

通过计算可知，在使用工装拆取金属垫圈时，工装对活动螺母端面产生的压强P为33.4MPa，其值远低于活动螺母材料本身的抗拉强度735MPa。故能确保在操作过程中不会使活动螺母端面产生变形。

3.3可靠性验证

3.3.1绝缘电阻及耐压试验

抽选3件提取金属垫圈后实时温度传感器进行验证，用直流1000VDC兆欧表对传感器外壳和引线（包括屏蔽线）间、屏蔽线与信号线间进行绝缘电阻测试。在3件实时温度传感器外壳和引线（包括屏蔽线）间逐渐升压至4000V（50Hz），保持1min，试验完后，再次进行绝缘电阻试验。

记录数值如表1所示，可以看出3件实时温度传感器绝缘电阻试验、耐电压试验均合格；其外壳与线（包括屏蔽线）间绝缘电阻都大于1000MΩ，屏蔽线与信号线间绝缘电阻都大于200MΩ。

3.3.2振动试验

将样件通过工装安装在振动台上（通孔螺栓安装扭矩148N·m，活动螺母安装扭矩42N·m），在活动螺母与通孔螺栓之间做好紧固标识，在常温下进行模拟长寿命振动试验，每个方向的振动时间为5h。在试验过程中，用瞬断仪记录传感器的导通状态。试验完后检查传感器紧固标识，并进行绝缘电阻测试和0℃的允差试验。

经过振动试验后，发现3件实时温度传感器紧固标识未出现偏移，活动螺母无松动。用瞬断仪传感器的导通状态曲线无跳变、瞬断现象。振动试验后绝缘电阻检测及允差试验如表2所示，说明振动试验未对实时温度传感器性能造成影响。

3.3.3允差试验

对3件实时温度传感器进行-30℃，0℃，100℃，150℃的检测允差。将标准铂电阻温度计与实时温度传感器同时插入恒温槽同一高度处，待温度稳定后，进行比较。要求各温度点允差满足B级允差。记录数值如表3所示，可以看出3件传感器产品允差检查均合格。

结论

采用该装置可以有效的提取出变形金属垫圈，解决了实时温度传感器时温度传感器内部铜垫取不出来导致更新实时温度传感器的问题。使用该装置拆取金属垫圈时，对活动螺母端面产生的压强为33.4MPa，远低于活动螺母材料本身的抗拉强度。故能确保在操作过程中不会使活动螺母端面产生变形。采用该装置取出金属垫圈的实时温度传感器各项电学性能仍满足技术要求，操作过程中探头台阶处产生的压痕未对产品自身性能产生任何影响。

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（作者单位：北京铁路集团天津动车客车段天津动车所）