列車制動軟管總成的失效模式類型及原因分析

祁金同 徐洛洛

摘 要：本文對列車制動軟管總成的失效模式進行分析與闡述，首先對列車制動軟管總成失效模式的主要類型進行列示與研究，然后對導致列車制動軟管總成不同失效模式的主要原因進行系統分析，希望能夠引起業內人士的參考與關注。

關鍵詞：列車;制動軟管;失效模式

在當前技術條件支持下，膠管多以中空可繞性管狀橡膠制品為主，管體結構構成以外膠層、骨架層以及內膠層為主，在多個行業領域有著非常廣泛的應用空間，目前多將其應用于正負壓條件下各種液體、氣體、粘流體、粉狀固體物料的抽吸、輸送環節。尤其是近年來液壓工業發展速度不斷加快，這一背景下液壓膠管已經發展成為液壓系統動力傳輸中最為關鍵的軟性連接管件之一，備受業內人士的關注與青睞。并且，近期膠管制品開始呈現出大口徑、耐高溫、耐高壓、耐特殊介質的發展趨勢，其質量水平會直接對整體使用性能產生重要影響。只有對其失效模式表現類型以及產生原因進行深入分析，才能夠有針對性的制定預防措施，避免失效故障發生，保障列車日常運行的安全性與可靠性。

1 列車制動軟管總成失效模式類型

通過對列車制動軟管總成在裝車使用環節以及日常檢修環節中所出現各種問題的深入分析，可以對列車制動軟管總成失效模式以及具體表現類型進行總結，包括以下幾類：第一是列車制動軟管總成外部膠層受使用時間過長影響導致老化裂口問題的產生;第二是列車制動軟管總成接頭部位漏氣;第三是在列車制動軟管總成管體膨脹因素作用下，導致外直徑尺寸超出規定限制，最終誘發失效問題的產生;第四是列車制動軟管總成連接器件斷裂失效;第五是列車制動軟管總成管體爆破;第六是列車制動軟管總成接頭端部爆破失效;第七是制動軟管外層橡膠與增強層間缺乏粘合性，在長期使用中導致接頭與軟管銜接部位發生鼓包，影響軟管性能，最終誘發失效問題。

在上述幾種列車制動軟管總成常見失效模式中，屬于突發性事故的失效模式包括連接器器體斷裂以及爆破這兩大類型，此類故障出現后制動軟管總成立即進入失效狀態，無法繼續投入正常使用。接頭部位漏氣這一失效模式會導致整個列車制動軟管總成中在后續風壓/水壓氣密性實驗的過程中出現壓力瞬時性下降的問題，導致無法投入裝車使用。而在列車正常運行過程當中，發生漏氣失效的列車制動軟管總成需要及時安排專人進行更換，以免對列車行駛安全產生不良影響。另外，在列車制動軟管總成氣密性實驗過程中，軟管接頭可能受漏氣因素的影響而導致頻繁連續冒出氣泡，且時間延長氣泡并未消失，這種失效模式會導致列車制動軟管總成頻繁更換，檢修人員工作量也大大增加。

2 列車制動軟管總成失效原因分析

2.1列車制動軟管管體外部膠層受使用時間過長影響導致老化裂口問題的產生，導致這一現象的主要原因與列車制動軟管總成選材性能存在密切關聯，目前技術條件支持下，制動軟管總成選材以橡膠為主，而老化是橡膠材料不可避免的化學反應，制動軟管總成在長期使用中承受自然環境不良條件影響，加之受到疲勞破壞因素的干擾，最終導致膠層發生老化癥狀，以制動軟管管體硬度增加以及外膠層出現長度、深度不同龜裂口為典型表現。除此以外，制動軟管商標膠層邊界同樣是裂口產生的高發區域之一，可能與商標、制動軟管硫化后粘結不穩固存在相關性關系。

2.2列車制動軟管總成接頭部位漏氣同樣是制動軟管在實際使用中頻繁出現的失效模式之一。導致這一失效模式的原因眾多，可能與以下幾個方面存在相關性關系：第一，由于制動軟管總成接頭密封螺紋為外螺紋，可能受工作人員擰緊操作不正確或外部作用力碰撞影響而受到損壞，由于螺紋相互配合是關系到接頭部位密封性能的最關鍵指標，因而螺紋牙的受損會直接導致列車制動軟管總成在氣密性實驗或后續使用中出現不同程度的漏氣問題;第二，在列車制動軟管總成裝配環節中，扣壓直徑實際值低于標準下限值，意味著扣壓部位的骨架層或者膠層容易發生損害，是造成制動軟管總成出現漏氣故障的關鍵原因之一;第三，受骨架層以及連接部位內膠層應力松弛或疲勞效應因素的影響，同樣會造成列車制動軟管總成出現不同程度的漏氣失效問題。

2.3在列車制動軟管總成管體膨脹因素作用下，導致外直徑尺寸超出規定限制，最終誘發失效問題的產生。導致這一失效問題產生的核心原因在于：在長期使用過程當中，受到疲勞或老化因素影響，導致列車制動軟管總成軟管內膠層、外膠層彈性水平下降，伸張性能明顯受限，在后續氣密性實驗中導致管體外直徑尺寸超限，最終導致失效問題的產生。

2.4列車制動軟管總成連接器件斷裂失效。考慮到當前技術條件支持下，列車制動軟管總成連接器件的選擇以鑄造件為主，在其所對應球化率低于四級的情況下，列車制動軟管總成裝卸環節或拆解過程中可能因連接器體猛烈撞擊堅硬物體而導致斷裂失效問題的產生。

2.5列車制動軟管總成管體爆破同樣是實際使用中較為常見的失效模式之一。導致管體爆破失效的原因可能與以下三個方面因素存在相關性關系：第一，在正常工作狀態下，列車制動軟管總成管體發生扭曲，瞬間沖壓或反復性沖壓過程中因扭曲導致管體爆破問題的產生;第二，因列車制動軟管總成骨架層力學強度缺陷，導致管體在列車運行期間發生頻繁性的充壓/泄壓動作，最終誘發列車制動軟管總成骨架層的爆裂;第三，在堅硬物體撞擊列車制動軟管總成管體的過程當中，雖然未對外膠層產生明顯影響，但已經導致骨架層嚴重受損，從而造成后續列車制動軟管總成工作過程中出現爆破問題。

2.6列車制動軟管總成接頭端部爆破失效的原因可以概括為：列車制動軟管總成接頭于軟管連接端部應急高度集中，在裝車環節端部位置應當處于彎曲狀態下，若此時受到外部作用力拉伸影響，加之列車制動軟管總成骨架層伸長率偏小，進而容易導致受損或拉斷問題的產生，從而進一步誘發爆裂失效問題的產生。

2.7列車制動軟管接頭與軟管銜接部位鼓包失效的原因可以概括為：制動軟管外層橡膠與增強層間缺乏粘合性，在長期使用中導致鼓包問題的出現，影響軟管性能，最終誘發失效問題。

3 結束語

本文以現階段的鐵路列車檢修技術為著眼點，考慮列車制動軟管總成性能及其結構特殊性，對其在日常運行以及檢修過程中所表現出的幾種常見失效模式進行分析與研究，總結認為常見的失效模式包括以下幾種類型：第一是列車制動軟管總成外部膠層受使用時間過長影響導致老化裂口問題的產生;第二是列車制動軟管總成接頭部位漏氣;第三是在列車制動軟管總成管體膨脹因素作用下，導致外直徑尺寸超出規定限制，最終誘發失效問題的產生;第四是列車制動軟管總成連接器件斷裂失效;第五是列車制動軟管總成管體爆破;第六是列車制動軟管總成接頭端部爆破失效，第七是接頭與軟管銜接部位鼓包。在此基礎之上，對失效模式的發生原因進行分析，有助于工作人員提出針對性的解決措施，有預見性以及防范性的對各種失效問題進行針對性處理，從而在促進列車制動軟管總成使用壽命提升的同時達到節約成本的目的。

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