客车制动管路气密性提升研究

周金洲, 史月亮

(比亚迪汽车工业有限公司 客车研究院，广东 深圳 518118)

目前大中型客车均采用气压制动，制动管路的密封性能非常重要。管路漏气量过大会造成车辆无法正常起步、空气压缩机频繁起动、能耗增加、空气压缩机及附件的使用寿命降低等一系列问题。本文对制动管路漏气过快问题开展分析，探索气密性提升方案，并经过实车验证合格，为后续类似问题的解决提供技术参考。

1 制动气管漏气故障原因分析

某机场客户投诉我司客车气路压力下降过快，影响正常用车。该车制动气路由主要阀体、储气筒、管路、接头组成，其中储气筒、阀体、管路均为整体件且为行业内通用零部件，而接头部位则由我司自行组装，初步分析漏气过快的部位主要集中在接头与气管的连接处和接头与阀体的连接处，如图1所示。经对漏气接头拆解后发现问题有：①卡套变形；②卡套尾端划伤；③卡套前端接触不良；④螺纹处密封圈破损。

结合现场故障照片及产品结构，问题出现原因分析[1-5]如下：在气管与接头的连接处，管路中压缩空气的泄漏路径有1、2，其中路径1中的关键密封点有管路螺母与接头螺纹连接面a和管路螺母前端和卡套前端配合面b两处；路径2中的关键密封点有管路螺母前端和卡套前端配合面b、卡套与气管路外壁接触面c、卡套后端与管路螺母后端的配合面d三处，在阀体与接头连接处泄漏路径有3、4，且均通过螺纹位置e处流出。

图1 接头与气管连接处和与阀体连接处的泄漏路径

以上问题可归结为接头组件接触面渗漏。接头泄漏流速Q估算公式如下：

Q=πdΔ3p(1+3/2ε2)/(12μL)

(1)

式中：d为环形孔直径；Δ为间隙量；p为间隙两端压力差；μ为动力粘度；L为间隙长度；ε为偏心率。

由式(1)可知，接头泄漏速度与接触面缝隙的3次方成正比关系，所以接头组件之间接触紧密度直接影响气密性能。分析导致气路接头组件接触面接触不良的主要原因：①接触面精度等级低；②接头组件紧固程度不合适；③空间限制无法定扭紧固。

由于目前使用接头均为标准件，且为行业通用零部件，提升零部件粗糙度等级成本较高，故现采取密封接触面、优化接头螺纹紧固力矩和改变接头型式及拧紧方式的方法来提升管路气密性。

2 改进方案及验证结果

2.1 接头接触面密封方案及验证

按图2所示对接头与气管连接处和与阀体连接处泄漏路径采用涂厌氧性密封胶密封后，将管路按照图3所示连接后充气至10.5 bar，然后测量泄漏情况。

图2 接头与气管连接处和与阀体连接处的密封改进示意图

图3 气管路与阀体连接示意图

涂胶后测试24 h最大泄漏量约为3.0 kPa，未涂胶测试泄漏量为900 kPa，涂胶密封方案改善效果显著。

2.2 接头扭矩优化及验证

接头与阀体连接处由于在拧紧过程中不产生卡套挤压的情况，按照规定扭矩值拧紧后均未出现明显变形。

对改进前后的扭矩值样件分别做拉脱力测试，得出扭矩改进后的拉脱力均大于改进前的拉脱力，测试数据见表1。

表1 拉脱力测试数据

2.3 改变接头型式和拧紧方式

1) 针对接头拧紧操作空间不足的位置，将卡套式接头更换为快插式接头[12]，减少接头对拧紧力矩的依赖。

2) 对于不能采用快插式接头替换的部位，通过将拧紧扭矩等效转化为开口扳手的旋转圈数，用以代替空间限制部位的扭矩扳手紧固。接头拧紧前在螺栓和螺母连接处画线，采用扭矩扳手拧紧到规定力矩值时记录螺母旋转的等效圈数，以开口扳手旋转螺母相应有效圈数可解决现有空间限制无法使用扭矩扳手定扭紧固的问题。

2.4 改进方案实车验证

通过对竞品同等车型摸底测试后，确定制动管路密封性标准为车辆静置状态下，15 min压降≤1 kPa和24 h压降≤100 kPa。

实车采用上述的三种方案整改后选取其中3辆车保持车辆静置，分别进行15 min和24 h测试，得出15 min压降最大值0.8 kPa，24 h压降最大值70 kPa，均满足要求。提升后的密封标准可达到竞品同等车型的密封性水平。

3 结束语

通过制动管路漏气故障分析与改进方案的制定，解决了我司制动管路的漏气问题，减少了因漏气过快导致的客户投诉，挽回了市场口碑。