中车哈尔滨车辆有限公司黑龙江哈尔滨150056
摘要：本文针对铁路货车制动管系制造、组装中出现的问题，从设计结构上进行改进，并进行了工艺验证，以保证制动管系和法兰达到制动系统设计制造质量的目标。
关键词：铁路货车；制动管系；法兰；改进
为全面提升铁路装备制造质量、满足铁路货物运输“提速、重载”要求，针对我国既有铁路货车制动系统存在的惯性质量问题，基于货车制动系统提出的“设计标准化、工艺规范化、制造商品化”实现零部件互换的要求，确保运输安全，实现运输装备现代化目标，不断完善设计和工艺，促进产品质量提高。
一、问题的提出
在进行70吨级敞车生产时，按照运装货车[2006]179号文件中的“三化”要求，制动管系组装就位后，出现了如下问题：
1．密封结构简单，仅有一层密封结构；
2．法兰体为分体式法兰，整体刚度不足。
上述问题的存在，不仅造成配件制造工作量加大，也严重影响制动系统质量，制约了生产效率。
二、改进措施
为提高制动管系零部件制造质量和防漏泄性能，通过改进支管法兰双密封结构、分半法兰公差带等措施，进而提高制动管系的防漏泄性能。
（一）主管双密封法兰接头
1.主管双密封法兰接头结构
将现有单密封法兰接头结构变更为双密封法兰接头结构，增加轴向密封性能，双密封法兰接头结构如图1所示。
图1双密封结构法兰
2.工艺验证准备
验证试装工作在C70E型通用敞车上进行，将QCH235-80F-00-000空气制动系统图样中5根主管组成中的法兰接头更换为双密封法兰接头。
图2C70E空气制动系统图
为满足双密封的组装，对3个主管三通进行了改造，结果表明，既有主管三通加工后可满足双密封组装要求。
图3主管三通
3.验证情况
对采用双密封结构的主管进行了组装试验，每根主管单独拆装试验，并在只装O形密封圈、只装E形密封圈和合装三种情况下进行了主管过球试验和主管漏泄试验。
3.1组装试验结果表明，双密封结构法兰与单双密封结构法兰组装工艺基本相同，如图4所示。
图4组装试验
3.2单根拆装试验如图5，结果表明，与压紧式快装管接头操作基本相同，需要从主管端部开始逐个拆卸，再逐个组装。反复拆装后E形密封圈无损伤。
图5拆装试验
3.3在只装O形密封圈、只装E形密封圈和双密封三种情况下，利用单车试验器进行了主管过球试验和600kPa定压的主管漏泄试验，试验结果合格，无漏泄。
图6过球试验和主管漏泄试验
4.小结
4.1双密封结构法兰与单密封结构法兰组装工艺相似。反复拆装时，E形密封圈无损伤。
4.2双密封和单密封情况下，漏泄试验均合格，密封可靠性高。
（二）支管双密封法兰接头
为进一步研究制动支管采用双密封法兰接头的可行性，按GB/T3452.3-2005《液压气动用O形橡胶密封圈沟槽尺寸》进行了支管双密封法兰接头结构设计，对120型空气控制阀、空重车阀、风缸、脱轨阀、集尘器及各规格三通等部件适应双密封法兰连接进行了改进结构，并对各部件改进后结构与既有法兰接头的适应性进行了校核。
5.支管双密封法兰接头结构
在原主管法兰接头双密封结构的基础上，根据《液压气动用O形橡胶密封圈沟槽尺寸》（GB/T3452.3-2005）标准的规定，进行了支管双密封法兰接头结构设计（见图7），选用了截面直径为2.65mm的O形橡胶密封圈，密封圈的压缩量应在13%～28%之间，密封圈预压缩率应在0～6%之间，沟槽宽度应为3.6mm。与原主管法兰接头双密封结构相比，增加了E型密封圈压缩量止台结构，可更好的保证密封圈压缩量。
图7双密封法兰接头结构示意图
经核算，各种密封件的压缩量在13.8%～26%之间，密封件预压缩率在0～6%之间，符合GB/T3452.3-2005标准要求。
6.适应性验证
120型空气控制阀、空重车阀、风缸、脱轨阀、集尘器及各规格三通等部件要适应支管双密封法兰接头，必须在法兰连接面增加沉孔，对这些部件法兰面与支管双密封法兰接头配合的验证证明：
6.1120型空气控制阀、空重车阀、风缸、脱轨阀、集尘器及各规格三通等部件可在现有结构的基础上对法兰接触面进行机械加工，就可满足双密封法兰接头。
中间体测重机构支架
调整阀管座储风缸制动缸法兰接头
组合式集尘器体
不锈钢球阀体
图8与支管双密封法兰配合情况
6.2脱轨阀的制动阀杆和支管三通部分须进行局部改进，方可满足双密封法兰接头。
制动阀杆支管三通
图9与支管双密封法兰配合需局部改进件
7.小结
7.1120型空气控制阀、空重车阀、风缸、脱轨阀、集尘器及各规格三通等部件在现有结构的基础上对法兰接触面进行机械加工，就可满足双密封法兰接头。
7.2120型空气控制阀、空重车阀、风缸、脱轨阀、集尘器及各规格三通等部件改进后与可与双密封结构的各制动部件配合，密封件的压缩量保持不变。
（三）分半式法兰尺寸公差对密封性能的影响
分半式法兰中，影响密封性能的尺寸主要有三个，组装时，两个分半法兰上、下放置合成一个法兰体（如图10所示）。
图10影响密封圈压缩量的关键尺寸
当分半法兰两侧实际尺寸均为名义尺寸7时，分半法兰处于最理想的组合状态，两者组合后各部分完全贴合相当于整体式法兰，中部密封圈槽深为10-0.1-0.25，而接头体的对应尺寸为10+0.10，接头体突出法兰体0.1以上，法兰体对密封圈压缩量无影响（如图11所示）。
图11名义尺寸时的组合状态
当分半法兰两侧尺寸分别为极限尺寸6.78和7.22时处于最不利的组合状态（见图12），组合后在螺栓紧固力的作用下，两分半法兰相对倾斜姿态（如图13）。此种状态下，接头体与法兰体接合面部分接触（如图14），接头体仍突出于两分半法兰体边缘，组装后不会对密封圈压缩量产生影响。
图12最不利偏差组合
图13极限尺寸装配前姿态示意
图14极限尺寸装配姿态示意
参考文献：
[1]铁道部铁运[2008]15号.关于印发铁路货车制动检修规则的通知.中国铁路出版社，2008
[2]黄毅、陈雷.铁路货车检修技术.中国铁道出版社，2010