[科普中国]-截断塞门

截断塞门安装方式

介绍了地铁车辆用于单个转向架空气制动切除的截断塞门的几种主要安装方式，并对其利弊进行了分析。将这几种安装方式的优缺点进行糅合后，提出了一种设计简单且可以弥补这几种安装方式所存在缺陷的安装方案。

就单个转向架空气制动切除用的截断塞门的不同安装方式进行对比，并找出其中最优的一种方式。1

截断塞门的作用用于单个转向架空气制动切除的截断塞门的作用是切断本转向架上的空气管路，从而使本转向架失去空气制动。

截断塞门的使用条件为：

1) 列车在运营中出现单个转向架或单节车制动不缓解( 包括紧急制动) 时，为了使列车能及时起动，通过操作此截断塞门可以缓解故障车转向架上的空气制动。1

2) 列车在运营中出现全列车紧急制动不缓解时，司机可通过此截断塞门切除所有车的空气制动，然后借助于救援车辆将故障列车拖离现场。

3) 在日常检修中，检查闸瓦与轮对踏面的间隙及更换轮对闸瓦时，为保证人身安全，必须通过操作此截断塞门来切除本转向架的空气制动，以防止闸瓦误动作夹人。1

国内地铁车辆截断塞门的安装方式由于各城市的特点及考虑的侧重点不同，用于地铁车辆单个转向架空气制动切除的截断塞门在各城市地铁车辆上的安装位置各不相同。1

1： 截断塞门安装在车下：此种安装方式具有以下特点：

1) 空气管路布置简单，管路不必穿过地板面。

2) 列车在隧道中运行当出现制动系统故障需要操作此截断塞门时，司机可以到车下通过操作此截断塞门进行空气制动的切除。

3) 隧道空间有限，加上车辆本身及电缆架的干扰，操作此截断塞门时需要弯腰钻车。同时，对于采用第三轨 － 集电靴供电的地铁车辆，在运营中操作此截断塞门时存在触电的安全隐患。

4) 与把截断塞门装在客室座椅下相比，避免了因客流量过大、乘客拥挤而无法靠近截断塞门的缺点。1

2： 截断塞门安装在客室座椅下：这种安装方式具有以下特点：

1) 列车在隧道中运行若出现制动系统故障需要操作此截断塞门时，司机只需要在客室操作此截断塞门，不需要下车。

2) 空气管路布置复杂，需要两次穿过地板面。

3) 大客流人员拥挤时，操作截断塞门费时费力。1

基板安装面漏气原因及处理措施由于列车运营已久相继进入大修维护期，随着维修程度的深入，在维修过程中，多次出现制动系统A11 截断塞门基板安装面漏气的故障。由于是进口元件，不仅采购周期长、单价高，还影响到生产计划的开展。为此通过分析 A11 截断塞门基板结构和安装状态，找到故障原因，实现了自主修复，试验结果表明，修复后的基板能够满足使用要求。2

漏气故障的原因分析1 故障点排除：

( 1) 将塞门从基板上拆下，在制动综合试验台上进行试验，发现塞门本身没有泄漏，符合装车要求，因此排除塞门本身存在泄漏的原因。

( 2) 外观检查基板安装面没有异常磨损，在基板安装面涂上一层均匀且较薄的油脂，然后将塞门安装到基板上，拆下发现塞门四周及安装面油脂附着均匀，说明基板安装贴合面正常，排除了基板安装面不平整的因素。2

2 故障点确认：

排除上述 2 种可能性后，初步判断漏气原因为塞门与安装基板之间的密封失效。为了进一步查明泄漏原因，在基板安装面均匀涂上较薄的一层油脂后，再贴上一张防水纸。

( 1) 将塞门紧固安装到基板后再拆下，发现塞门的 2 个气孔( A2、A3) 与基板的气孔中心线存在细微错位，表明两者之间的同心度有偏差，原因如下：①测量发现，塞门上的 2 个定位销直径与基板上安装的定位孔内径不是紧 密配合，定位销直径为4mm，而基板定位孔内径为5mm。因此，塞门安装到基板上后，由于定位销与基板定位孔孔径差1mm，换算后，发现塞门相对安装基板，存在大约 5°左右的摆动空间，这是导致塞门与基板气路 2 个通孔中心线存在细微错位的原因之一；②基板螺纹孔或者塞门气孔( A2、A3) 在定位加工上存在误差，也会导致孔与孔之间出现同心度错位。2

( 2) 由于设计原因，塞门与基板之间的紧固安装位于左端 ，塞门安装在基板上后，由于两端紧固受力不等，自由端相对于有紧固螺栓的一端存在细微翘起，使得塞门与基板之间的 O 形圈压紧力不均匀，贴合不到位，导致气路密封不良而出现漏气现象。2

故障处理措施1 方案的选取：

基于塞门的 A1 孔气路通过 O 形圈与基板安装面之间贴合实现密封，而 A2、A3 孔气路通过 O 形圈与基板螺纹孔圆弧倒角面贴合实现密封，因此只需将 A2、A3 孔的密封方式改变为 O 形圈与基板面贴合即可，方案有 2 种： 更换大的 O 形圈或者将基板螺纹孔的孔径缩小。2

2 可行性分析：

( 1) 孔径的选取。首先考虑缩小基板螺纹孔孔径是否会改变塞门原有设计性能，由于基板螺纹孔孔径远大于基板内气路孔径( A2、A3 通路基板螺纹孔径为 12 mm，基板内气路孔径为 7 mm) ，只要缩小后的螺纹孔径不小于基板内部气路孔径，气流量就能得到保证。

2) 螺纹堵塞材料的选取。考虑到基板为铝质材料，如果用铁磁性材料，在螺纹配合上不是很理想，容易损伤基板孔螺纹，且压缩空气中存在少许水分，容易锈蚀，因而考虑用铜质螺堵，铜材质地相对较软，加工及配合上相对容易实现。2

3 处理步骤：

首先找一个合适的铜质螺堵或铜棒按照方案尺寸进行机加工，将铜质螺堵端面的六角头部去除，再在端面开 1 个一字槽，方便铜质螺堵安装紧固。安装前，在铜质螺堵螺纹上均匀涂抹一定的乐泰紧固胶，起到紧固剂密封的作用。2

截断塞门锥体加工工艺分析与工装设计对截断塞门的功能特点、作用原理、加工质量进行工艺分析，在此基础上确定了在车床主轴和进给箱之间加装轴箱体，利用万向联轴器使轴箱体与主轴之间的传动链产生与被加工零件锥体相同的角度，以实现机动进给加工的工艺方案。3

加工工艺分析工艺路线的确定：

阀体与阀芯锥面部分的尺寸精度、表面质量要求很高，该处加工后需经研磨工序，粗糙度达到 Ra0.8，以满足两者密封性能的要求。根据零件技术要求及阀体和阀芯在加工过程中有一段属于断续切削的特点，为了最终获得较高的尺寸精度和表面粗糙度，并为研磨工序做好准备，阀体与阀芯加工拟采用车端面和螺纹→粗车锥面→半精车锥面→精车锥面的工艺路线。3

轴箱体总体设计1 轴箱体传动轴直径的确定：

轴箱体传动轴的运转精度对加工件的质量有直接影响，为了保证加工时轴箱体传动轴有足够的强度和刚度，应确定转轴的材料和最小直径，根据使用要求选用调质处理后综合机械性能较高的 40Cr钢，考虑到传动轴在工作时主要传递转矩，可按扭转强度条件计算传动轴的最小直径。3

2 轴承的选择：

工件在切削加工时既有轴向力又有径向力，轴承应选用圆锥滚子系列轴承，根据选取的轴径大小，同时考虑到箱体刚度、两端受力情况及便于装配、检修等因素，比照车床主轴轴承精度，选取7309D 级圆锥滚子轴承。

3总体结构设计：

根据以上计算与分析，设计出阀体、阀芯锥体的总体加工结构。3