内燃机车电空接触器密封组件的研制与应用

吴忠新，王 伟，谢绍勤

（兖州煤业股份有限公司铁路运输处，山东 邹城 273500 ，China）

0 引 言

柴油机是内燃机车的动力“心脏”，微机控制器是内燃机车的“大脑”，而电器电路则是控制内燃机车动作的“中枢神经”，其性能的好坏直接影响机车微机控制指令的实施。电空接触器是电器电路的重要组成部分，能够开闭较大电流，可频繁操作，并便于远程控制。电空接触器主要由电空传动装置、主触头、辅助触头及灭弧装置等部件组成，电空传动装置主要由电空阀、风缸、活塞组件、皮碗及复原弹簧等组成，电空阀得到指令后风路开通，通过风缸内的活塞移动实现主触头的动、静触头连通。由于我处机车运用速度低、调车作业多，机车起动频繁，电空接触器故障较多，其中皮碗故障漏风现象频发。现用的树脂皮碗耐高温性差，易老化、裂纹，长时间、频繁使用易导致其气密性差，树脂皮碗使用前后对比。皮碗失效后致使风缸漏风，使动、静触头的开闭不良，发生电器动作失效或触头烧损故障，区间运行机车造成途停、救援、抢修，增加了机车检修人员的劳动强度，影响机车小辅修、临故修及正常运转，也易造成不必要的经济损失。电空接触器密封组件的研制，有利于解决机车现用的电空接触器皮碗故障较多的不利因素，延长机车的使用时间，并降低机车在正常运用中的故障率及检修成本，保证机车动力及运用安全，对企业的安全生产及经济效益具有重要意义。

1 密封组件的研制

在研发制作过程中，项目组认真总结了多年来在机车运用、检修和培训工作中的经验，并搜集了大量的机车运用和检修故障案例，在详细了解电空接触器皮碗的制作工艺和构造原理的基础上，现场测量装配尺寸，根据风缸皮碗的使用性能要求，皮碗不仅要有相应的强度和韧性，还要保证达到其在风缸内的气密性要求。项目组通过调研及综合考虑，最终采用车床加工鞲鞴，鞲鞴外圈采用两道密封气环，设计出一种耐用、密封性强的密封组件。

1.1 密封组件的设计

密封组件严格按照树脂皮碗的结构设计，在满足相关性能要求的基础上，在密封组件的外侧增加两道密封环的槽，密封环是用的制动机使用的标准密封圈，满足了风缸密封的性能要求，保证了电空接触器工作的稳定性。密封组件加装两道密封环的示意图如图1 所示：

图1 密封组件示意图

1.2 密封组件材质的选择及加工

总风缸的压力经管路到达调压阀，经调压阀减压到550～600kPa，当电空接触器电气部分作用时，控制风缸内的压力空气便经空气管路和电控阀通往各作用风缸部位。风缸工作气压600kPa，密封组件的截面积S=πR2，P=F/S，符合材质的绝缘性、使用温度、自润滑性、不燃性、耐化学腐蚀和耐候性、摩擦系数低等要求，最终确定材质采用橡胶棒，在外圈加装密封环，以满足风缸皮碗的使用及安全要求，降低维修成本。而密封组件采用的材料额定压力为4MPa，远大于600kPa，符合材质的选材要求。其采用橡胶棒经车床加工成密封组件，密封组件外圈采用两道密封环。因橡胶棒的密度比橡胶制品的强度好，耐氧化性和耐腐蚀性强，且因有一定的韧性，能够很好的满足风缸皮碗的使用要求，且成本较低。

1.3 密封组件的安装

电空接触器是借助于空气压力来驱动动静触头闭合的一种接触器。电器柜内有6 个TCK3- 820/770型电空接触器，主要由电空驱动装置、主触头、辅助触头及灭弧装置等部件组成。当电空阀得电时，其衔铁被吸合，压缩空气经电空阀进入传动风缸并作用于风缸活塞下部，作用在活塞上的压力在客服复原弹簧力和摩擦阻力推动活塞和活塞杆向上移动，活塞杆带动转架并以圆柱销为轴心，作逆时针方向转动，使动静触头闭合，接通主电路，辅助触头作相应动作，接通和断开相关电路。当电空阀失电时，其衔铁释放后，风缸内的压缩空气经电空阀排到大气中，在复原弹簧的作用下，活塞和活塞杆向下移动，使动静触头断开。密封组件内安装孔的尺寸与安装螺栓紧密配合，完全可以起到定位皮碗的作用。风缸气密性应保持良好，在更换风缸密封组件或风缸拆检时，先拆下风缸底盖四个螺丝，然后拆下活塞杆固定鞲鞴的螺母上的开口销，取下螺母，逐个取出密封组件、油环和弹簧。拆卸时应注意风缸内部弹簧崩出，以防伤人，并观察风缸内壁有无擦伤。安装时，应在风缸体内壁涂2 号铁路锂基脂，使活塞动作灵活，然后按照安装工艺要求逐个安装弹簧、油环、密封组件等，保证安装到位。

图2 风动装置示意图

2 密封组件的破坏性试验

完成样品制作后，利用1 个月的时间在试验台上进行了模拟动作试验，检查新密封组件的耐用性。小组利用DF4DD 内燃机车电器模拟实验台、DKS- 3 电控阀试验台提供的风源和110V 的直流电压，在线路中加装了延时继电器控制供电时间间隔，分别将试验间隔设置为2 秒、4 秒和8 秒对使用了新型密封组件的电空接触器在试验台上进行了连续实验，机车在实际的运用工况只是在加减载时密封组件才动作。电空接触器模拟安装完毕后，应进行整体及零部件安装检查，并进行通电试验。重点是电器接线、接线柱、通电试验检查步骤的执行。和现有风缸皮碗的试验对比，统计情况见表1。

表1 试验统计

通过用红外测温枪进行温度检测，在设置的时间间隔做连续试验后的温度分别为35℃、45℃、50℃，在技术要求的范围内，达到了预期的目标。

3 密封组件的运用

密封组件经过1 个月在试验台上的分时间间隔做连续破坏性试验后，经技术人员评估达到了密封组件的技术性能要求。为规范试验密封组件的运用、操作与保养，相关技术人员、检修人员对密封组件的安装使用进行制作、试验及规范化管理，制定了相关的规程、作业步骤等。在破坏性试验的基础上，项目组随后进行了新密封组件在机车上的实际运用，为检验密封组件在机车实际运用中的效果，我们安排技术人员及时进行跟踪检查、分析及总结，并要求司乘人员在交接班时进行检查，发现问题及时汇报。在机车小辅修期间，安排检修人员拆开电空接触器风缸，检查密封组件的外观状态，在1 年的实际运用当中未出现任何故障。

4 结束语

通过项目研发，完成了DF4DD 内燃机车电空接触器新密封组件的研制，满足了强度和韧性要求，保证风缸的气密性要求，降低机车库停时间及油耗，机车运用率得到有效提高；在密封组件外圈车削出加装两道密封环的密封槽，加装的密封环能够很好的满足风缸皮碗的使用要求，且成本较低，且在后期维护、故障处理时只需更换密封环，节省时间，满足了其强度、氧化性和腐蚀性的要求，解决了机车1～6C 电空接触器皮碗故障较多的不利因素，延长机车的使用时间，并降低机车在正常运用中的故障率，以保证机车动力，降低了现场维修的劳动强度，保证了机车动力及运用安全，具有较强的科研及推广价值。