TQS1型撒砂閥磨損原因分析及改進(jìn)措施

衡 緯

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司機(jī)輛分公司 河北 肅寧 062350)

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TQS1型撒砂閥磨損原因分析及改進(jìn)措施

衡 緯

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司機(jī)輛分公司 河北 肅寧 062350)

針對TQS1改進(jìn)通用型機(jī)車撒砂閥在實際運用過程中出現(xiàn)的撐管、底蓋磨損嚴(yán)重的問題進(jìn)行深入分析，并結(jié)合機(jī)車實際情況提出相應(yīng)解決方案及措施。改進(jìn)后的撒砂閥磨損情況明顯好轉(zhuǎn)，使用壽命顯著延長。

機(jī)車；撒砂閥；磨損

機(jī)車撒砂閥是利用壓縮空氣將砂箱內(nèi)石英砂噴到車輪踏面與鋼軌間，從而增加輪軌間的摩擦力，提高輪軌間粘著系數(shù)，防止機(jī)車輪對空轉(zhuǎn)或滑行的車載設(shè)備。TQS1改進(jìn)通用型機(jī)車撒砂閥(以下簡稱TQS1型撒砂閥)主要用在HXD1型機(jī)車上，安裝在機(jī)車轉(zhuǎn)向架砂箱底部，工作時壓縮空氣經(jīng)吹砂風(fēng)口進(jìn)入撒砂閥內(nèi)部，經(jīng)風(fēng)嘴2將腔體內(nèi)砂粒攪起，另一部分壓縮空氣經(jīng)風(fēng)嘴1將砂粒從出砂口吹出[1](見圖1)。在實際使用過程中，由于該型撒砂閥出砂口下部撐管及底蓋磨漏，大量石英砂在撒砂過程中漏掉，沒有噴到車輪踏面及軌面之間，導(dǎo)致機(jī)車輪對空轉(zhuǎn)滑行以及石英砂的浪費，并給機(jī)車檢修人員增加了額外工作量，延長了機(jī)車庫停時間，嚴(yán)重影響了正常的運輸秩序。

1 故障現(xiàn)象及原因分析

TQS1型撒砂閥磨損主要表現(xiàn)為出砂口連接管、撐管中部及撒砂閥底蓋磨損或磨穿(見圖2)。經(jīng)解體發(fā)現(xiàn)磨損部位分別位于風(fēng)嘴1和風(fēng)嘴2的正下方，其中：撐管磨損主要在中間轉(zhuǎn)角外側(cè)，呈現(xiàn)單邊磨損；撒砂閥底蓋的磨損位于底蓋正中，呈現(xiàn)圓錐狀。根據(jù)對33臺HXD1型機(jī)車撒砂閥使用情況的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，撐管平均使用壽命為5萬km，撒砂閥底蓋為35萬km，機(jī)車下行方向的撒砂閥磨損較上行方向的輕，主要原因是下行方向機(jī)車用砂較少。而上行方向機(jī)車由于電制動使用頻繁，為防止機(jī)車空轉(zhuǎn)滑行，乘務(wù)員常常預(yù)防性撒砂，因此用砂量較大，撒砂閥磨損也較嚴(yán)重。而部分撒砂閥因風(fēng)嘴堵塞等問題導(dǎo)致不下砂的幾乎沒有磨損。

圖1 撒砂閥結(jié)構(gòu)圖

圖2 撒砂閥磨損實物圖

對圖2中的樣件做化學(xué)成分檢驗，檢驗結(jié)果(見表1)表明，母材化學(xué)成分滿足GB/T699—1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》的有關(guān)技術(shù)要求，即母材材質(zhì)為45#鋼，表面洛氏硬度為43，因此抗磨性能較差。

經(jīng)以上分析及實驗證明撒砂閥磨損的主要原因為砂粒沖擊磨損及閥體材質(zhì)抗磨性差[2]。

表1 撒砂閥材質(zhì)成分分析

2 改進(jìn)措施

2.1 材質(zhì)改進(jìn)

由于撒砂閥的作用原理是利用壓縮空氣將石英砂吹出閥體，不可避免地會產(chǎn)生磨損，為減緩閥體磨損，應(yīng)選用抗磨材料制造撐管及底蓋。目前通用的耐磨鋼主要有高錳鋼、耐磨低合金鋼等。其中，高錳鋼需要承受較大接觸應(yīng)力時其表面才會迅速硬化，且表面受沖擊力越大，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。耐磨低合金鋼以高強(qiáng)韌性、高硬度著稱，其強(qiáng)度和硬度高于耐磨錳鋼，其塑性、韌性高于耐磨鑄鐵，經(jīng)水淬和回火處理后耐磨性好，可以滿足使用要求。經(jīng)綜合考慮選擇耐磨低合金鋼作為撐管及底蓋材料[3]。

2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

在閥體內(nèi)部增加了耐磨襯套以增強(qiáng)金屬閥體的抗磨強(qiáng)度，并改變噴嘴的噴射角度，避免石英砂垂直噴射到閥體，以此來減小閥體部件的磨損，改進(jìn)后撒砂閥外形如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的撒砂閥外形

耐磨襯套材料主要考慮耐磨工程塑料和陶瓷復(fù)合材料：耐磨工程塑料具有優(yōu)良的減摩、耐磨和自潤滑特性，但其硬度低于石英砂硬度，因此不宜采用；陶瓷復(fù)合材料是在陶瓷基體中引入高強(qiáng)度、高彈性纖維等材料經(jīng)壓制燒結(jié)等工藝復(fù)合制成，具有超高強(qiáng)度和剛度、耐高溫、抗腐蝕等特點，可以滿足撒砂閥惡劣的工作環(huán)境，因此選擇該材料制作砂閥襯套。

3 效果驗證

經(jīng)以上改進(jìn)后，選取2臺機(jī)車做跟蹤觀察，觀察期為半年，對比結(jié)果如下：

(1)材質(zhì)改進(jìn)效果：撐管全部磨穿，平均使用壽命為7.5萬km；撒砂閥底蓋有明顯磨損跡象，但尚未磨穿失效?？傮w而言材質(zhì)改進(jìn)后的撒砂閥部件使用壽命延長約50%；

(2)結(jié)構(gòu)改進(jìn)效果：撐管磨穿6個(每臺機(jī)車16個)，平均使用壽命達(dá)12萬km以上；襯套有明顯磨損跡象，但尚未失效。結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的撒砂閥部件使用壽命延長140%以上，效果比較明顯。

4 結(jié)束語

改進(jìn)撒砂閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)后其部件使用壽命明顯延長，同時有效改善了因撒砂不良而導(dǎo)致的機(jī)車輪對空轉(zhuǎn)滑行的問題。

[1] 張朝輝,仵澤林.機(jī)車檢修體系培訓(xùn)教材[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2016.

[2] 丁仁亮.金屬材料及熱處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[3] 陳華輝,邢建東,李 衛(wèi).耐磨材料應(yīng)用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)04-0043-02

2015-11-23

衡 緯(1981-)，男，本科學(xué)歷，助理工程師，從事機(jī)車技術(shù)管理工作。

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