机车软管总成的设计选型及应用

2022-09-11

软管总成指的是, 在既定的工况条件下, 为其提供全程的连接件技术及方案。通常包括包括密封件、硬管以及连接配件。在对软管总成进行设计选型时, 影响软管总成运用情况及效果的因素多样。因此, 如何对软管总成进行选型, 对我国机车上软管总成的应用具有十分重要的意义。

一、机车软管总成结构类型

通常情况下, 机车上软管总成结构类别主要分为金属型软管总成和橡胶型软管总成, 其各自结构现状及特点具体如下:金属型软管总成, 主要由两端软管接头及中间段金属软管构成。其中, ISO8434—1—1993规定是两端接头的使用规范, 中间段金属软管的主要组成元素则为波纹管外钢织网套以及波纹管[1]。由于不锈钢具有良好抗锈蚀作用, 一般情况下, 钢织网套以不锈钢质地的钢带或钢丝为选用对象。同时, 波纹管也具有良好的抗锈蚀性及折弯性。

橡胶型软管总成通常由两端软管接头及中间段橡胶软管构成。其中, 软管接头采用的规定型式与金属型软管总成两端接头的使用规范相同, 以此可快速的使整个机车的空气管路的系统对接达到一定的适应效果。另外, 中间段橡胶软管通常由外橡胶层、内橡胶层以及中间的增强层组成。外橡胶层属耐摩擦、低温、紫外线、热以及臭氧的合成型橡胶, 内橡胶层则为耐油型合成橡胶, 可有效的减少内壁空气压力损失, 达到减压的效果。

二、软管总成设计选型

2.1空气压力及环境的温度

在机车的装置中, 对软管总成进行选择时, 应主要到空气压力及环境的温度。若橡胶型软管总成去承受了产品规格之上的高温, 会导致其寿命明显缩短;若橡胶型软管总成去承受了产品规格之下的低温, 则会致使橡胶型软管总成弹性变形承受力下降, 且软管破裂。一般情况下, 现有机车运用的环境温度在-50至70℃间。由于聚酰胺、丁晴橡胶、聚乙烯以及氯丁橡胶等材质橡胶型软管可承受-50至100℃的环境温度, 在特殊低温环境下, 采用的聚四氟乙烯可承受-60至205℃的温度。因此, 现有机车可选用此类材质软管总成。

2.2软管总成工作的最大压力

机车上空气管路的系统功能主要为总风管系、辅助装置的用风管系、制动缸以及均衡的列车管系, 其最大的工作压力分别为1000k Pa、1000k Pa、600k Pa以及450k Pa[2]。对金属型软管总成来说, 波纹管的厚度越大, 其承受能力则越大。根据现有的金属型软管总成设计准则, 波纹管厚度通常为0.4mm, 且承受最大工作压为3000k Pa。同时, 对橡胶型软管总成来说, 相同层数织物相比, 钢织层承受能力较棉织层高, 不同层数织物相比, 层数高的承受力则较层数低的高。目前, 现有机车使用的最高空气压力为1000k Pa, 根据软管总成织物层的设计标准, 2层织层则可满足运用需求, 且可承受的最大工作压约为3500k Pa。

2.3软管总成的内径选择

空气管路的系统设计过程中, 冲入的压缩空气的时间、压力、容积以及管路布置长度等输入参数均预先给定, 因此, 可得到空气管路流速及流量, 其公式如下: (1) 、t为时间 (min) , l为管路的长度 (m) , N为流速 (m/s) , N=l/t; (2) 、t为时间 (min) , V为容积 (L) , Q为流量 (L/min) , Q=V/t[3]。同时, 在对软管总成内径设计选型时应以诺模图为参考依据, 通过在诺模图上确定流量及流速对应值, 将流速与流量两对应值点相连接, 两线的连接交点则为软管内径值。

三、软管总成的应用研究

3.1软管总成在机车车端的应用

机车上软管总成的应用主要作用是提高组装部件之间的适应性, 若机车组装的部件之间存有相对运动, 可通过软管柔性连接适应。另外, 机车上软管总成类型主要按压力空气高低级位置而定。由于机车车端软管为机车车辆之间的连接接口, 因此, 要求车端软管的选用应按照铁道行业的标准为基准, 以此保证接口之间的统一。另外, 由于机车车端软管常暴露在外, 因此车端软管应具有防紫外线条件, 以此更好的保证软管总成在机车车端的使用率。

3.2车体底架的软管应用

机车车体底架的软管主要是和转向架的管路进行软管连接, 在机车的运行过程, 转向架与车体间存在相对运动, 而通过软管柔性连接可有效的使软管间适应相对运动。由于, 橡胶型软管总成疲劳弯曲性较金属型软管总成高, 且橡胶型软管总成于相对运动过程中不会因迂折及拉伸与其它物体产生磨损碰撞, 长度也好选择。因此, 此处软管应选择橡胶型软管总成, 以保证机车车体底架的软管间的相对运动互相适应。

3.3机械间内的软管应用

机车上机械间内的软管通常将金属型软管总成作为选用对象, 其原因主要有以下三点:第一, 金属型软管总成本身可将压缩机震动引发的压力波有效吸收, 以此减少了压力波对机车制动系统影响。第二, 压缩机空气温度高, 金属型软管总成可满足压缩机的使用需求, 并可加速压缩空气中的热扩散, 以减少后部部件热影响。第三, 机械间内存在装配误差以及制造误差等因素。而金属型软管总成的应用, 可同时连接、更换方便、拆卸次数少以及装配便捷的部件, 并有效提高机车机械间内的装配适应度, 增加了管路的连接可靠性。

五、结束语

在本文对软管总成结构类型进行分析的基础上得知, 软管总成的设计选型适合与否直接影响到软管总成在机车的应用, 主要包括机车部件之间的相对运动以及部件对机车耐用性以及便捷性三大方面。因此, 科学合理并从机车的实际情况出发, 对软管总成进行设计选择和应用是提高机车使用年限和增加机车使用率的重要前提条件, 应得到有效关注。

摘要：软管总成属液压系统常用的辅助装置的一种, 主要对液压动力进行传送、输送水、气以及油等系列高压介质, 以此保证液体的循环传递能力。本文主要从我国现有的机车上软管总成应用现状出发, 在对机车上软管总成结构类型分析的基础上, 着重阐述机车上软管总成的设计选型。并根据机车上软管总成的设计选型, 对软管总成的应用进行研究。

关键词：机车,软管总成,设计选型,应用