CRH2C型动车组卫生间按压延时水龙头故障维修研究

刘侠， 朱西深

（南车青岛四方机车车辆股份有限公司 技术工程部，山东 青岛266111）

1 引 言

CRH2C 型动车组持续运行时速为300km/h，具有节能、经济、舒适等特点。在整车设计过程中，考虑到CRH2A 型动车组给水卫生系统成本高、检修繁琐等问题，进行了优化设计。将光电感应式水龙头优化设计为按压式水龙头，经过近5 年的线路运行，大部分CRH2C 型动车组进行了四级修及次轮三级修，在历次高级修过程中发现卫生间按压式水龙头故障率较高。经过工程技术人员对该型号水龙头结构和和工作原理研究及改进，提高了维修使用率并降低了新品更换率。

2 按压式水龙头结构及工作原理

2.1 按压式水龙头结构

卫生间按压延时水龙头由本体和阀芯组成，阀芯分为延时槽、复位弹簧、复位弹簧座和按压阀芯（图1、图2）。

图1 按压延时水龙头结构图

图2 按压阀芯分解图

2.2 按压式水龙头工作原理

按压延时水龙头进水管由动车组车下水泵提供90～140kPa 自来水，通过延时槽格栅进入延时槽，当按压延时水龙头阀盖时，阀芯柱被推出阀芯，自来水通过阀芯柱和进水格栅间的缝隙进入到阀芯内部，然后通过进水格栅的小孔和水龙头的出水口流出（见图3）。按压阀帽后，自来水进入阀芯柱内部和复位弹簧形成压力差，通过调节阀芯柱的进水量来调节和复位弹簧的压力差，从而控制复位弹簧的复位时间，达到调节流量的目的。

图3 按压延时水龙头阀芯工作原理解析图

3 按压式水龙头常见故障及维修

在动车组长时间运行过程中频繁使用及各地水质的差别，在按压延时水龙头内部形成水垢，并且其内部零部件老化及其他原因导致该型号水龙头返厂检修故障率很高。经过长时间的跟踪研究及经验积累，对以下故障诊断维修进行论述。

3.1 按压式水龙头流量无法调节

按照CRH2C 型动车组机械调试工艺文件要求，卫生间按压式水龙头流量为150±20mL，使用φ3 的六角扳手插入阀帽上盖的圆孔内，调节阀芯柱的调节阀。调整之后按压水龙头，用量杯测量出水量。由于在线路运行检修过程中频繁调整或施工不当导致阀帽上的圆孔被堵塞或调节阀和六角扳手无法配合，导致无法调节水流量（见图4）。如果将按压阀芯分解，去除异物或更换阀芯柱，可解决该故障，避免更换整个按压阀芯，从而降低动车组检修成本。

图4 阀芯爆炸图及阀芯柱实物

3.2 按压延时水龙头长流水

在正常水压条件下，按压水龙头阀帽后，水龙头出水口长流水，如果泄漏量超过1L/min 时，流量开关接通，电气控制装置开始计时，水泵持续工作，当3 分钟后判断为泄漏，切断水泵供水，重复判断3 次后，故障车厢水泵停止运行无法启动，便器和洗面池不能使用［1］。当出现上述故障时，导致旅客无法如厕和清洁个人卫生。经过反复试验和维修实践，判断上述故障是因为阀芯复位弹簧长时间处于工作状态，使其回复力降低或失效，并伴有弹簧变形，阀芯柱内压力总是大于弹簧回复力（见图5），导致阀芯无法关闭，水龙头长流水，具体对阀芯受力分析如下：

在水龙头正常使用过程中F上水压=F下水压，当F调整＞F回复力时，导致水龙头阀芯无法关闭，造成长流水故障［2］。在没有进行上述分析之前，遇到该故障直接更换整个水龙头，现在只需要更换该复位弹簧即可解决问题。

图5 进水阀芯受力分析

3.3 按压延时水龙头关闭不严

按压水龙头阀帽后，阀帽在回复弹簧的作用下复位，但水龙头还不时有水滴出或保持很小的流量一直流出。分解按压水龙头后，发现有两种现象可以引起以上问题：

（1）橡胶密封圈或塑料密封圈有明显的压痕或断裂，导致密封质量下降，自来水从水龙头下部进水口进入水龙头出水口，导致故障发生（见图6）。

图6 按压延时水龙头关闭不严

（2）从表面看并没有明显的破损和弹簧变形问题，仔细观察密封件，可以发现在阀芯密封位置有白色杂质，拆下密封圈进行清洁后重新组装，试验后故障消除。

4 按压水龙头分解及专用工具设计

在研究维修方案过程中，首先解决的问题是按压水龙头阀芯和阀体分解的问题，受按压水龙头安装位置的限制，无法用普通开口扳手或可调扳手进行拆卸。根据图纸和现场测量后，设计出专用开口扳手，方便维修和拆卸按压延时水龙头，按压水龙头的分解方法及工具设计如下：

4.1 按压水龙头分解

按压水龙头分解按照以下两步执行，见图7。

图7 水龙头阀芯拆卸图

（1）用专用工具33mm 叉口部分将卡环从阀芯上分解并将其提升，露出阀芯。

（2）用专用工具22mm 叉口部分卡住阀芯固定平面，逆时针转动开口扳手将其分解。

4.2 按压水龙头专用工具设计

专用开口扳手设计过程中主要考虑材质、空间位置、水龙头结构干涉以及主要定位和配合尺寸问题：

（1）专用开口扳手材质设计。根据工厂实际情况，专用开口扳手用于现场施工使用，不需要批量生产，主要目的是适用、环保、低成本。从降本增效的角度考虑，选用工厂动车组或地铁车体生产过程中剩余的边角料进行重复利用，但考虑到铝合金材质刚度较不锈钢差，容易变形，故采用不锈钢作为开口扳手的加工材料。

（2）专用开口扳手长度设计。受按压水龙头安装空间及其自身设计结构原因，水龙头中心距卫生间A 面为137mm，距B 面为201mm，所以在设计开口扳手过程中对其长度控制在137mm～200mm 之间，经过现场实际测量确定为155mm（见图8）。

图8 按压延时水龙头局部安装图

图9 开口扳手及卡环平面图

（3）专用开口扳手开口及角度设计。用游标卡尺测量按压延时水龙头卡环和按压阀芯尺寸，根据生产批次不同，卡环尺寸有1mm 的区别，故将开口扳手设计成渐变式开口，这样可以适应不用卡环的拆卸，但设计过程中要测量卡环侧直径，这样可以确定开口扳手的开口深度应当大于挡环直径的2/3，避免使用过程中开口扳手卡不住卡环造成施工危险，具体尺寸计算为φ35mm×（2/3）=23.3mm，同时考虑到卡环生产批次不同导致的尺寸差，所以确定开口深度为29mm（见图9）。

5 结 语

卫生间按压延时水龙头在动车组运行过程中尤其在长大线路上使用频繁，由此造成高级修返厂检修过程中50%的按压延时水龙头出现故障，如果更换阀芯或整体更换按压延时水龙头会造成浪费。通过对该零件可维修性研究，很大程度上降低了动车组给水系统维修成本，同时也为其他动车组给水系统维修提供可借鉴资料。在研究该维修方法的过程中发现延时弹簧耐久性不好，在使用1.5 年后即会发生回弹力不足的问题，建议更改其材质，加大弹簧刚度，同时塑料密封圈在使用过程中极易磨损变形，建议更改成耐磨塑料材质。在研究该维修方法的过程中不断总结学习，其宗旨在于实现低碳的生活方式和环保的工业生产，达到降本增效的目的。

［1］ 宋培元，李少方.CRH2 型动车组给水卫生系统自动检测方法研究［J］.科技与生活，2012（16）：192-193.

［2］ 许立忠，龚景安.机械设计［M］.北京：机械工业出版社，2002.