鐵道車輛空氣彈簧系統常見故障分析

方 松，龐應哲

（1.南京鐵道職業技術學院，講師 2.南京浦鎮科技實業有限公司，工程師 1.2，江蘇 南京 210031）

1 引言

鐵道車輛在線路上安全運行需要相關系統各環節、相關設備各部件提供可靠的質量保障。就車輛自身而言，懸掛部件對車輛運行安全影響非常大，而空氣彈簧是二系懸掛的主要部件，空氣彈簧起到承載支撐車體質量作用，同時空氣彈簧能夠將車輛在線路運行中車體產生的振動在傳遞過程中衰減和隔離以保持車輛運行的平穩性。因此如果空氣彈簧出現問題很有可能危及車輛運行，甚至造成車體傾斜更嚴重者造成脫軌。在列車運營過程中的一些不利因素往往會加速空氣彈簧的磨損和老化，從而大大縮短空氣彈簧系統的使用壽命，為此我們應加強對鐵道車輛空氣彈簧的故障分析，深入研究空氣彈簧可能出現的故障，采取措施延長空氣彈簧安全使用壽命。

2 空氣彈簧氣囊故障

空氣彈簧在減震方面有眾多優點，因而在現代公路和軌道交通車輛以及工業機械等領域獲得廣泛應用。然而在應用過程中，空氣彈簧系統在外界因素（如：溫度，濕度，酸堿度，壓力等）和內在因素（如：磨耗，破損等）的雙重影響下，久而久之其難免會產生各式各樣的故障，從而直接威脅空氣彈簧的使用壽命，因此有必要對空氣彈簧的常見故障進行系統分析以確定應對措施。

2.1 織物外觀 空氣彈簧受力后產生形變或恢復，這種特性稱之為剛度特性。空氣彈簧的形變量和其氣壓、有效受力面積、氣體溫度、氣流速度等因素有關。空氣彈簧在服役期內可能出現膠體外層上存在小缺陷，如果缺陷尺寸較小，且只影響到膠體的外層而沒有損傷到織物加強層，出現這樣的缺陷不必更換氣囊。如圖1 所示。如果織物層出現破損、損傷則應當視為重要缺陷并應馬上更換氣囊,防止釀成故障。如圖2所示。

圖1 允許出現的膠體缺陷

圖2 不允許出現的膠體缺陷

2.2 裂縫 空氣彈簧裂縫缺陷如果沒有漏出織物層，可不視為氣囊報廢。如果裂縫長度在30 mm 以上而且深度和高度大于1 mm 時則應視為重要缺陷。圖3、圖4分別為允許和不允許裂縫示意圖。

圖3 允許裂縫

圖4 不允許出現的裂縫

2.3 氣泡 如果氣泡直徑小于?50 mm，可允許該氣泡存在。當氣泡直徑大于?50 mm 時應立即更換氣囊。允許存在的外形缺陷和不允許的外形缺陷及分層現象分別見圖5和圖6。

圖5 允許存在的外形缺陷

圖6 不允許的外形缺陷

2.4 分層 空氣彈簧任何形式的分層現象都是不允許出現的，否則必須立即進行更換作業。分層現象示意圖見圖7。

圖7 分層現象示意圖

3 緊急彈簧故障

當空氣彈簧受到垂直方向的外力時，空氣彈簧的膠囊體便開始在垂直方向上壓縮或伸長，我們把空氣彈簧的這種現象稱之為垂向特性。緊急彈簧完全穩定后高度約為235 mm(從二系彈簧的頂板到底板，包括轉向架構架和二系懸掛之間的墊片高度）。由于蠕變的客觀存在，在計算值和真實值之間大約有4 mm的差異。此外，溫度也會影響緊急彈簧的高度：溫度越低，彈簧高度越低。如果蠕變效果發生之后，有任何高度上的變化，則可能導致緊急彈簧出現重大缺陷。圖8 為處于靜態載荷之下的部件狀態，顯示了不可接受的緊急彈簧的高度損失，以及在底部內金屬件周圍出現可能由于粘接缺陷導致的情形，分別如圖圖8-a、圖8-b、圖8-c所示。

圖8 緊急彈簧故障示意圖

4 結論

本文總結分析了空氣彈簧常見的氣囊故障類型，給出了故障允許的限度值。空氣彈簧如果織物層出現任何形式的損傷則應當視為重要缺陷并應立即更換氣囊。空氣彈簧裂縫長度在30 mm以上而且深度和高度大于1 mm 時即應視為重要缺陷。空氣彈簧氣泡直徑大于于?50 mm時應立即更換氣囊，防止出現更嚴重的故障。空氣彈簧不允許出現任何形式的分層現象。