旋压密封式制动缸低温性能试验失效分析

刘伟

摘 要：本文阐述了旋压密封式制动缸在低温的环境下失效的主要影响因素（y型密封圈、润滑脂、活塞、制动缸缸体等）。

关键词：旋压密封式制动缸、低温性能试验、密封、影响因素。

1.前言

随着火车整车对制动系统的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格，旋压密封式制动缸作为制动系统的关键零部件，其重要性不言而喻。旋压密封式制动缸是采用旋压生产工艺，通过压型旋制而成，具有重量轻、内表面粗糙度低、使用寿命长等优点。旋压密封式制动缸（见附图1）主要用于快速、重载火车，已获得适宜的制动缸推力。带推杆复原装置的制动缸在车辆缓解时，能使扎瓦脱离车轮踏面。制动缸是直接影响制动系统工作过程和工作特性的重要元件，根据旋压密封式制动缸技术条件，旋压密封式制动缸每年最少应进行1次低温性能试验。冷冻试验是检验制动缸是否合格的一种重要依据，通过在低温环境下，制动缸的运行情况的一种检验。所以制动缸在低温环境下的失效分析就有了很重要的意义。

2.影响因素。

旋压密封式制动缸在低温环境下的失效，主要是关键零部件的性能在低温的环境下不达标，导致旋压密封式制动缸的密封性失效，从而造成了泄露。制动缸采用的密封方式为橡胶密封中的挤压性密封（O型密封圈）和往复唇形密封件（Y型密封圈）以及填料密封（毛毡密封）。制动缸的前衬垫是O型密封圈属于挤压式的密封，它的主要失效原因是摩擦和磨损，在低温环境下对制动缸的泄露影响不大；制动缸的润滑套、前盖滤尘器组成等是毛毡密封属于填料密封，在低温环境下对制动缸的泄露影响也不大。制动缸的Y型密封圈是制动缸密封的关键部件部件之一，Y型密封圈是活塞和制动缸缸体的主要密封手段，属于橡胶密封中的往复唇形密封件。在低温环境下对制动缸的密封性有较大的影响。下面就Y型密封圈及其他一些关联因素进行分析。

2.1. Y型密封圈（见附图2）作为旋压密封式制动缸的关键的密封件，需要满足如下条件：

2.1.1.具有一定的力学的性能（抗拉强度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度）；

2.1.2.具有良好的弹性和复原性，硬度合适；

2.1.3.扯断永久变形及压缩永久变形小；

2.1.4.摩擦系数小，耐磨性好；

2.1.5.耐化学腐鉵；

2.1.6.耐臭氧性和耐老化性能好，耐紫外线辐射；

2.1.7.可在温度较宽的范围内使用，不因温度的影响而引起分解、软化、硬化等；

2.1.8.与工作介质相容性好，不产生溶胀、分解、和硬化。

如果上述这些因素中7）、8）出现问题，就会导致Y型密封圈的接触式密封副失效，从而导致整个密封系统失效，我们对个别在低温性能试验上失效的旋压密封式制动缸进行分解，发现失效的旋压密封式制动缸中Y型密封圈存在分解、硬化的现象存在。

2.2.89D润滑脂采用羟基硬脂酸皂稠化合成油，加入高效添加剂而制成，是专为铁路车辆制动缸密封及润滑研制的高性能润滑脂。良好的剪切安定性，确保了长期使用中不甩油。突出的低温性能，在极寒情况下能保持低的启动力矩。优良的橡胶相容性能，能够保持制动缸橡胶皮碗的耐寒持久性能和质量性能。适用于铁路机车车辆的制动系统制动缸润滑。使用温度范围：-50℃～120℃。89D润滑脂在制动缸的密封性能中也起着较为关键的作用。如果89D润滑脂的质量不符合标准，就会造成旋压密封式制动缸在低温环境下失效。

2.3.活塞作为旋压密封式制动缸的关键零件具有耐热性、耐磨性、减少摩擦功损失，降低能耗、噪声和排放、平稳的导向性和良好的密封功能；为满足以上的功能要求，通常将活塞纵剖面的外轮廓为高次函数的拟合曲线，轮廓精度为0.005～0.01mm； 活塞作为典型的旋压密封式制动缸关键零部件，在切削加工方面具有很强的工艺特点。目前，活塞、是由通用机床切削加工，其功能和精度将直接影响最终产品的关键特性的质量指标。如果活塞的质量存在问题，将会导致旋压密封式制动缸在低温环境下失效的原因之一，当活塞的表面粗糙度不符合要求，导致活塞与Y型密封圈间的接触面不够光滑平整，存在胶膜边隙，在低温环境下Y型密封圈因低温收缩，胶膜边隙中的空气中的水分结冰，造成胶膜边隙变大，从而导致旋压密封式制动缸在低温环境下失效。

2.4.缸体是旋压密封式制动缸的另一个关键零件，采用了先进的旋压工艺，通过板坯与芯模共同旋转，由辊轮进给并施加压力，使板坯紧贴芯模逐点局部变形的冲压成形的工艺。旋压的特点是：用很小的变形力可成形很大的工件，可以使工件达到很高的精度；缸体是旋压密封式制动缸中精度最高的一种冷部件，对其内壁的粗糙度、圆度、直线度、内壁与缸口垂直度等参数有很高的要求，如果上述参数出现问题，对制动缸的性能影响较大。将会导致制动缸在低温环境下的失效原因之一，当缸体的圆度不符合要求，导致缸体与Y型密封圈间的接触面不够光滑平整，存在胶膜边隙，在低温环境下Y型密封圈因低温收缩，胶膜边隙中的空气中的水分结冰，造成胶膜边隙变大，从而导致旋压密封式制动缸在低温环境下失效。

3.结束语

上述因素是影响旋压密封式制动缸在低温环境下失效的主要原因，还有一些其他的因素也会对制动缸的失效有影响。如： 89D润滑脂的清洁程度，在旋压密封式制动缸运行过程中造成缸体表面划伤，进而导致制动缸的失效。由此看来想要消除此类问题，就要对各关键部件的质量特性进行严格检查和控制。

参考文献

[1]邵宏权 货车密封式制动缸漏泄故障分析和建议. [J] 郑州： 郑铁科技通讯， 2009

[2]赵允志 关于旋压密封式制动缸组装试验问题的探讨.[J] 沈阳：铁道车辆，2009

[3]徐 游 密封使用及密封问答. [M] 北京：机械工业出版社，2005