南京地铁S8号线制动缸塔簧断裂分析与处理

郑莹莹

摘要：南京地铁S8号线在运营过程中发生多起制动缸漏气故障，经拆解发现为制动缸内塔簧断裂所致。在确保制动缸功能正常的前提下，对塔簧进行了优化，消除了此类故障隐患。

关键词：地铁、制动缸、塔簧、优化

引言

南京地铁S8号线在运营过程中，发生多起制动缸塔簧断裂故障，造成制动时制动缸呼吸孔长排风现象。为此，对塔簧进行了优化，避免了此类故障的再次发生。

1.問题描述

南京地铁S8号线在运营过程中发生多起制动缸漏气故障，经拆解发现，故障制动塔簧断均存在断裂现象（图1 ），极大的影响了制动系统的稳定性。

2.原因分析

如图2所示，制动缸塔簧一端安装在活塞上，另一端安装在轴承托架上。在制动缸缓解时，活塞在复位弹簧和塔簧的共同作用下复位。其中复位弹簧的复原力通过活塞上面的斜面传递，而塔簧的力直接传递。

拆解漏气制动缸发现，缸内塔簧断裂，断裂塔簧的一端挤压在活塞上的密封皮碗与缸体之间，造成皮碗挤压出现破损，导致制动缸漏气。

经进一步分析，考虑塔簧断裂部分的应力较高是最为可能的因素之一，故决定对塔簧进行优化。在确保制动缸功能正常的前提下，通过调整塔簧截距，改善塔簧材质，降低塔簧在工作状态下的弹性系数，从而减少受力，提高安全系数。

3.整改措施

优化后的塔簧结构如图3（右）所示。塔簧在额定工作高度范围内，左侧旧塔簧在压缩初始阶段弹性系数较小，后期增长明显，所以在工作范围内塔簧下部大圈已基本压并。而优化后的右侧新塔簧弹性系数得到了有效控制，在工作范围内并圈情况比较均匀，符合要求。

为了进一步验证优化后塔簧的可靠性，抽取新塔簧样品进行了试验。

随机抽取3根塔簧在工装上进行100万次模拟全制动行程测试（表1），从表中可看出，经过寿命试验的塔簧力值仍在标准范围内，且没有异常衰减。

随机抽取6根塔簧及3个带停放制动缸，每个制动缸轮流安装2根塔簧，依次进行制动缓解间隙试验、停放制动不完全施加条件下的手缓解功能试验。

从表2试验结果可以看出，停放制动缸手缓解间隙与正常间隙基本一致，在停放制动未完全施加的情况下，手缓解后力值为0，间隙正常。说明新塔簧不但可以在正常工况下完全缓解制动，而且在特殊工况（停放制动未完全施加）的情况也可以完全缓解制动。

综上所述，优化后的塔簧满足使用要求，且经疲劳试验后力值衰退在合理范围;新塔簧安装到制动缸内部后，对于制动缸整体性能没有任何影响，并且可以满足现场可能会出现的停放制动未完全施加的极端情况下的使用要求。

参考文献

[1]王顺利、李培署、王风洲、纪铅磊.北京5号线地铁列车制动缸压力控制[J].铁道车辆，2014（7）：5-8.

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