动车组空气弹簧装置系统气密性试验方法探讨

2020-10-30陈朝

轨道交通装备与技术 2020年4期

陈朝

(中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062)

动车组转向架的空气弹簧装置系统是车体与转向架枕梁间的连接装置，用以传递车体与转向架的垂向力与水平力，进一步减缓车体与转向架的冲击振动，确保乘客的乘坐舒适度。空气弹簧装置系统的气密性是保证其功能实现的基础，如何有效地对气密性进行检测显得尤为重要。下文结合空气弹簧装置的特性和转向架装配的情况，对气密性试验方法进行探讨和分析。

1 空气弹簧装置系统介绍

空气弹簧装置系统由空气弹簧、辅助风缸(附加空气室)、高度调整阀组成、差压阀组成，如图1所示。动车组的压力空气传递过程如下：主供风—连接软管—高度调整阀—辅助风缸—空气弹簧。

图1 空气弹簧装置系统

空气弹簧是将压缩空气密封在橡胶囊中形成具有一定高度的弹性体，具有刚度小、横向弹性好、吸振隔音等特点。空气弹簧一般由胶囊、橡胶弹簧(应急弹簧)、上隔板、下板组成。

高度调整阀组成的作用是维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度，主要包括高度阀座、高度阀、连杆和下座等部件。

差压阀保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差，不能超出动车组行车安全的规定阀值，若超出，差压阀将连通左右两侧的空气弹簧，使压差维持在阀值以下[1]。

2 气密性试验设备

转向架空气弹簧装置系统气密性试验是在转向架二系悬挂系统装配完成后，在静压试验台上进行，如图2所示。静压试验台液压系统提供载荷，主要通过传感器检测压力头将信号反馈给伺服阀，再根据反馈信号控制阀口的开度，使得液压缸能够同时保持下降或上升。力传感器将信号反馈给伺服阀之后，伺服阀会根据信号持续地调整加载载荷[2]。静压试验台供风系统提供500 kPa左右的压缩空气。

图2 静压试验台

3 气密性试验方法

3.1 标准载荷控制法

该气密性试验方法是在静压试验台模拟工况载荷Q下，连接供风软管，向空气弹簧装置系统充风500 kPa，充风压力满足后，截断外部风源，待压力稳定后，查看气压下降情况。

该试验方法操作简单，试验结果显示，当空气弹簧装置系统气密性不良、有漏风情况时，在试验前期，压力表显示气压上升，当漏风持续一断时间后，压力开始下降。压力曲线简图如图3所示，其中：P代表压力，t代表时间。

图3 压力曲线简图

标准载荷控制法出现气压先升后降的原因与空气弹簧的结构有关，当空气弹簧橡胶囊内压力空气减少时，在模拟工况载荷Q作用下，压力探头压缩空气弹簧，使得空气弹簧胶囊收缩，体积减小，压力空气密度增大，造成空气弹簧内部气压上升，出现图3中曲线上升的情况，当空气弹簧装置持续漏风，空气弹簧内的气压不足以承受模拟工况载荷Q时，气压开始下降。

标准载荷控制法气压前期上升的斜率跟漏风速度有关，图3中的t1点在实际生产中很难找到，如果以气压下降为判定标准，则试验时间不易确定，无法满足转向架批量生产要求。如果以空气弹簧下降的高度为判定标准，受空气弹簧蠕变及静压试验台设备误差影响，因空气弹簧漏风而下降的高度不易确定。在生产中，如果气密性试验采用标准载荷控制法，并以空气弹簧气压下降或高度下降为判定标准，很容易造成空气弹簧装置系统气密性不良的转向架进入下工序。

3.2 标准高度控制法

该试验方法是将空气弹簧保持至图纸设计高度，充风500 kPa，压力满足后，保持高度不变，截断外部风源，待压力稳定后，查看气压下降情况。

试验显示，当空气弹簧装置系统气密性不良、有漏风情况时，压力表显示气压下降，压力曲线简图如图4所示。

图4 压力曲线简图

标准高度控制法的气密性试验结果是气压均匀下降，当漏风速度大时，下降的斜率大，反之下降的斜率小，气密性试验方法检测稳定。

转向架装配完成后，在标准轨上受车轮镟修及装配影响，转向架枕梁高度会有30～33 mm的变化，如果每个转向架气密性试验时，都将压力探头进行调整，以保证空气弹簧的设计高度，会导致气密性试验操作步骤繁琐，从而影响转向架静压试验工作质量和效率。

3.3 载荷高度控制法

该试验方法如下：在空气弹簧不充气情况下，静压试验台提供模拟工况载荷Q，此时空气弹簧上隔板与橡胶弹簧(应急弹簧)接触，连接供风软管，向空气弹簧装置充风500 kPa，此时空气弹簧上隔板与橡胶弹簧分离，调整高度阀杆，保证空气弹簧进入工作高度，稳定后，切断静压试验台模拟工况载荷Q，压力探头静止不动，保证空气弹簧高度不变，截断外部风源，稳定后开始计时，15 min内空气弹簧装置系统气压下降不大于10 kPa。

试验显示，当空气弹簧装置系统气密性不良、有漏风情况时，压力表显示气压下降，气压下降曲线和标准高度控制法相同，同时该试验方法不受转向架实际高度影响，不用调整静压试验台压力探头高度，操作方便，时间周期短，能够保证转向架批量生产情况下的气密性质量。