时速160动集动车组撒砂弯管磨损分析及优化

王晟晟 陈诚

摘 要：时速160动集动车组在运行过程中出现撒砂弯管磨损，对磨损情况进行分析并优化。

关键词：时速160动集动车组;弯管;磨损

当时速160动集动车组（以下简称动车组）车轮空转时，通过撒砂器给车轮踏面和轮轨之间撒布砂子，来提高车轮与钢轨间的粘着系数，进而提高车辆的牵引力和制动力。前期动车组在运行过程中，连续出现撒砂器与胶管相衔接的弯管出现磨损情况，影响撒砂器的正常撒砂。如图1所示。

1 弯管磨损分析

1.1 弯管实物检查

对返回的故障件检查及现场调研，发现弯管磨损的位置均在其45°折弯处，通过X光检查，弯管顶部至缺口处的内壁为逐渐变薄状态，且厚度明显低于其他部位，缺口处且呈锯齿状，如图2所示。说明弯管折弯处受到来自内部的冲击力，即受到了高压风带动砂粒的冲击，在撒砂过程中，砂粒不断的冲击磨损弯管内壁最终被磨穿。

1.2 弯管磨损机理分析

根据以上实物检查分析，弯管磨损符合冲蚀磨损，是指流体携带颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的表面材料流失的现象。其主要有三种理论：（1）微观切削，当颗粒模型和冲击方向适当时，颗粒就像刀具一样对表面进行刮削和犁皱。（2）挤压剥落，颗粒在压力作用下进入摩擦表面并产生凹痕，表面材料挤压出分层或鳞片状剥落碎片。（3）疲劳失效，在颗粒形成的循环接触力作用下，致使外表材料因疲劳而剥落。由于在管道弯曲磨损过程中，不只存在一种机制，并且往往一起存在几种机制，同时，随着内、外部状态变动，磨损机制也会发生相应的变化，往往会从一种机制转變为另一种机制。因此弯管的磨损可同时以上述三种理论解释，砂粒不断的对弯管内表面切削、剥离及疲劳破坏，导致弯管表面材料逐渐流失最终磨损。

参照相关资料[3]，在 45°冲蚀角度时对材料冲蚀磨损量最大，并且砂粒为石英砂呈不规则棱角状，更加加剧了对弯管的磨损。因此，这就解释了弯管磨损位置相似性的原因。

2 改进措施

为了解决弯管磨破现象，通常加设耐磨填充物和增加管道厚度两种方法，因考虑到产品已运行在动车组上，在不改变弯管外形及结构，兼顾成本、组装的条件下，通过改变弯管材质、厚度及合适的热处理工艺，增加弯管的强度以提高其耐磨性，以下为新、旧弯管模拟动车组弯管安装环境，在撒砂使用条件一致情况下同时进行耐磨对比试验。

通过以上模拟耐磨试验验证，理论上新设计的弯管耐磨性为旧弯管的数倍以上，完全能够在动车组一个检修周期内的正常运用。新弯管现已在上海动车所试装5台车进行验证，验证的一年期间运行良好，后续已在厦门、广州、成都、西安、上海、长春等动车所全面进行弯管改造。

3 结束语

通过对弯管的磨损分析，结合现场额实际运用情况，证明通过弯管的设计改进，可以有效的降低弯管的磨损速率，延长弯管的使用寿命，也对以后关于撒砂磨损方面的研究提供了比较重要的参考价值。

参考文献：

[1]TB/T 3254-2011，机车、动车用撒砂装置[S].

[2]刘锋，张娟，毛金虎，等.HXD1C型机车砂箱撑管破损原因分析及改进措施[J].电力机车与城轨车辆，2012（4）：62-64.

[3]李建庄，孙德顺，余畅，等.几种材料的固体粒子冲蚀磨损性能[J].金属热处理，2013（11）：37-39.

[4]高万夫，郑雁军，崔立山，等.管道弯头磨损特性的研究[J].石油化工高等学校学报，2003（4）：56-60.