TQS1型撒砂阀磨损原因分析及改进措施

衡 纬

(朔黄铁路发展有限责任公司机辆分公司 河北 肃宁 062350)



TQS1型撒砂阀磨损原因分析及改进措施

衡 纬

(朔黄铁路发展有限责任公司机辆分公司 河北 肃宁 062350)

针对TQS1改进通用型机车撒砂阀在实际运用过程中出现的撑管、底盖磨损严重的问题进行深入分析，并结合机车实际情况提出相应解决方案及措施。改进后的撒砂阀磨损情况明显好转，使用寿命显著延长。

机车；撒砂阀；磨损

机车撒砂阀是利用压缩空气将砂箱内石英砂喷到车轮踏面与钢轨间，从而增加轮轨间的摩擦力，提高轮轨间粘着系数，防止机车轮对空转或滑行的车载设备。TQS1改进通用型机车撒砂阀(以下简称TQS1型撒砂阀)主要用在HXD1型机车上，安装在机车转向架砂箱底部，工作时压缩空气经吹砂风口进入撒砂阀内部，经风嘴2将腔体内砂粒搅起，另一部分压缩空气经风嘴1将砂粒从出砂口吹出[1](见图1)。在实际使用过程中，由于该型撒砂阀出砂口下部撑管及底盖磨漏，大量石英砂在撒砂过程中漏掉，没有喷到车轮踏面及轨面之间，导致机车轮对空转滑行以及石英砂的浪费，并给机车检修人员增加了额外工作量，延长了机车库停时间，严重影响了正常的运输秩序。

1 故障现象及原因分析

TQS1型撒砂阀磨损主要表现为出砂口连接管、撑管中部及撒砂阀底盖磨损或磨穿(见图2)。经解体发现磨损部位分别位于风嘴1和风嘴2的正下方，其中：撑管磨损主要在中间转角外侧，呈现单边磨损；撒砂阀底盖的磨损位于底盖正中，呈现圆锥状。根据对33台HXD1型机车撒砂阀使用情况的跟踪调查发现，撑管平均使用寿命为5万km，撒砂阀底盖为35万km，机车下行方向的撒砂阀磨损较上行方向的轻，主要原因是下行方向机车用砂较少。而上行方向机车由于电制动使用频繁，为防止机车空转滑行，乘务员常常预防性撒砂，因此用砂量较大，撒砂阀磨损也较严重。而部分撒砂阀因风嘴堵塞等问题导致不下砂的几乎没有磨损。

图1 撒砂阀结构图

图2 撒砂阀磨损实物图

对图2中的样件做化学成分检验，检验结果(见表1)表明，母材化学成分满足GB/T699—1999《优质碳素结构钢》的有关技术要求，即母材材质为45#钢，表面洛氏硬度为43，因此抗磨性能较差。

经以上分析及实验证明撒砂阀磨损的主要原因为砂粒冲击磨损及阀体材质抗磨性差[2]。

表1 撒砂阀材质成分分析

2 改进措施

2.1 材质改进

由于撒砂阀的作用原理是利用压缩空气将石英砂吹出阀体，不可避免地会产生磨损，为减缓阀体磨损，应选用抗磨材料制造撑管及底盖。目前通用的耐磨钢主要有高锰钢、耐磨低合金钢等。其中，高锰钢需要承受较大接触应力时其表面才会迅速硬化，且表面受冲击力越大，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。耐磨低合金钢以高强韧性、高硬度著称，其强度和硬度高于耐磨锰钢，其塑性、韧性高于耐磨铸铁，经水淬和回火处理后耐磨性好，可以满足使用要求。经综合考虑选择耐磨低合金钢作为撑管及底盖材料[3]。

2.2 结构改进

在阀体内部增加了耐磨衬套以增强金属阀体的抗磨强度，并改变喷嘴的喷射角度，避免石英砂垂直喷射到阀体，以此来减小阀体部件的磨损，改进后撒砂阀外形如图3所示。

图3 改进后的撒砂阀外形

耐磨衬套材料主要考虑耐磨工程塑料和陶瓷复合材料：耐磨工程塑料具有优良的减摩、耐磨和自润滑特性，但其硬度低于石英砂硬度，因此不宜采用；陶瓷复合材料是在陶瓷基体中引入高强度、高弹性纤维等材料经压制烧结等工艺复合制成，具有超高强度和刚度、耐高温、抗腐蚀等特点，可以满足撒砂阀恶劣的工作环境，因此选择该材料制作砂阀衬套。

3 效果验证

经以上改进后，选取2台机车做跟踪观察，观察期为半年，对比结果如下：

(1)材质改进效果：撑管全部磨穿，平均使用寿命为7.5万km；撒砂阀底盖有明显磨损迹象，但尚未磨穿失效。总体而言材质改进后的撒砂阀部件使用寿命延长约50%；

(2)结构改进效果：撑管磨穿6个(每台机车16个)，平均使用寿命达12万km以上；衬套有明显磨损迹象，但尚未失效。结构改进后的撒砂阀部件使用寿命延长140%以上，效果比较明显。

4 结束语

改进撒砂阀内部结构后其部件使用寿命明显延长，同时有效改善了因撒砂不良而导致的机车轮对空转滑行的问题。

[1] 张朝辉,仵泽林.机车检修体系培训教材[M].成都：西南交通大学出版社，2016.

[2] 丁仁亮.金属材料及热处理[M].北京：机械工业出版社，2016.

[3] 陈华辉,邢建东,李 卫.耐磨材料应用手册[M].北京：机械工业出版社，2012.□

(编辑：李琳琳)

2095-5251(2016)04-0043-02

2015-11-23

衡 纬(1981-)，男，本科学历，助理工程师，从事机车技术管理工作。

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