浅析356X254密封盖式制动缸漏泄问题

浅析 356X254密封盖式制动缸漏泄问题

钟柯 、 吴永录

中车贵阳车辆有限公司 贵 州贵阳 550014 摘要： 铁路货车 356 × 254 密封盖式制动缸为全寿命配件，其在厂、段修时经检修合格后使用，在长达 50 年的使用周期内，缸体等零部件各部状态已存在局部超限的情况，检修完成后装车使用，个别存在性能失效的情况。分析失效情况，提出解决措施，以确保 356 × 254 密封盖式制动缸的性能，保证行车安全。

关键词：铁路货车 356×254密封盖式制动缸 L型皮碗 缸体

近年来，356×254密封盖式制动缸的车辆（P62NK、C62AK）厂内发生几起车辆不制动的问题，结合356×254密封盖式制动缸的设计结构、检修工艺和质量标准，对其不制动的质量问题进行了分析，主要原因为配件磨耗、组装间隙、皮碗组装变形，装配后密封失效导致制动缸漏泄、不制动。

一、356×254密封盖式制动缸密封原理

制动缸皮碗在制动缸内为两个面密封，第一个是压板、L皮碗底座面及活塞通过螺栓紧固形成的密封面，第二个是制动缸体内壁与受风压压紧的L皮碗碗面形成的密封面。压板压紧L皮碗底座面，保持稳定的密封作用；L皮碗口部外径大于缸体内径，组装后其外径被压缩，不制动时橡胶弹力使得碗口紧贴缸体内壁，起到密封作用，制动、缓解时弹力加风压（制动缸DN20支管风压与大气压的压差）压住碗口紧贴缸体内壁，起到密封作用。

图1：356X254密封盖式制动缸结构图示

二、密封失效分析

（一）、极限磨耗及原型尺寸

1.缸体：制动缸缸体内壁尺寸为356+1 0mm，允许磨耗3mm。356×254密封盖式制动缸70年代装车，各厂修单位均对缸体内壁进行打磨，存在缸体内壁椭圆、局部直径达到360mm情况。

2.活塞：外径354±0.5mm；皮碗安装处有一凸台，高度4mm，直径294±0.5mm；凸台下方的平面与皮碗、压板共同形成第一密封面。活塞未经打磨，外径基本保持原型尺寸。

图2：356X254密封盖式制动缸活塞图示

3.L皮碗各部：L皮碗内径（D3）294±2mm，与活塞凸台配合；折弯处直径（D4）349mm，该处连接“L”的两个边，碗口外径（D1）364+2 -1mm，与缸体内壁形成第二密封面。

（二）、活塞组成组装情况分析

活塞组成组装时，先用螺栓将活塞、L皮碗、压板预组装，后紧固螺栓，该结构皮碗承受全额螺栓紧固力矩。

图3：356X254密封盖式制动缸活塞组装图示

1.螺栓紧固力矩20N·m时，皮碗肉眼观察无变形，螺栓无松动。

2.当力矩逐渐加大时，皮碗变形，且碗口收缩；经试验，采用45N·m紧固力矩组装时，皮碗碗口最大收缩尺寸达4mm以上。

3.极限情况下，制动缸L皮碗在受到螺栓挤压时，变形且碗口内翻，“L”的两边夹角局部小于90°，皮碗碗口最大收缩尺寸达7mm；该内翻处不在活塞底部，均会出现局部间隙，造成漏泄、不制动。

（三）、L皮碗与制动缸内壁最大间隙及失效情况分析

1.标准尺寸情况：间隙s=制动缸内径d-皮碗外径D1，即 s=356-364=-8mm。

考虑公差情况下为：s1=357-363=-6mm。考虑到活塞组装后因重力与缸体偏心情况下为：间隙s2=制动缸内径d-皮碗外径D1+（最大缸体内径d-最小活塞外径D1）/2，即 s2=357-363+1.75=-4.25mm。

标准值状态下，皮碗外径比缸体内径大，组装后皮碗被压缩，不存在间隙。

2.缸体极限磨耗漏泄分析：间隙s=（制动缸内径d+3）-皮碗外径D1，即

s=359-364=-5mm。考虑公差情况下为：s1=360-363=-3mm。考虑到活塞组装后因重力与缸体偏心情况下为：间隙s2=制动缸内径d-皮碗外径D1+（最大缸体内径d-最小活塞外径D1）/2，即 s2=360-363+3.25=0.25mm。

制动缸缸体磨耗到极限时，皮碗外径比缸体内径小，组装后皮碗局部未被压缩，存在间隙，此时漏泄发生，产生不制动或制动不稳定现象。

缸体内壁按2mm磨耗量控制时，间隙s2=制动缸最大内径d-皮碗外径D1+（最大缸体内径d-最小活塞外径D1）/2，即 s2=359-363+2.75=-1.25mm。

3.皮碗组装变形量及密封失效分析：若皮碗组装时受到压板组装螺栓压力而变形，变形量大于1.25mm时，该状态下L皮碗被挤压变形部位刚好为制动缸顶部，则此时制动缸缸体内壁与皮碗碗口部也存在间隙。此时，制动缸充风时，存在高压空气从该间隙流出情况，导致制动缸不制动或制动不稳定。

若皮碗组装时受到压板组装螺栓压力变形，变形量大于4.25mm时，该状态下L皮碗被挤压变形部位刚好为制动缸顶部，则标准尺寸下，制动缸充风时，高压空气从该间隙全部流出，导致制动缸不出闸。

4.其他情况

经检修，存在4mm凸台不完整的活塞组成，仅螺柱处有6处分段圆弧凸台。经螺栓组装后，皮碗容易变形超限。

三、解决措施

为确保356×254密封盖式制动缸检修质量和运用安全，提出以下措施。

1.缸体内径尺寸应在359mm内。

2.组装时活塞平放，皮碗与活塞同轴组装，确保正位。压板螺栓组装力矩（20～25）N·m。活塞组成组装后，检查确认皮碗各处无凸起、凹陷。制动缸油脂涂抹前，先组装活塞组成、缸体及前盖，从缸体底部观察，缸体与皮碗各处无间隙。

3.微机性能试验前，手动进行充气、缓解试验，每次试验完成后旋转活塞90°再进行试验，共计四次。

4.活塞与皮碗配合处凸台不成环型的活塞组成报废。

5.必要时将装用356×254密封盖式制动缸在厂、段修时更换为旋压密封式制动缸。356×254密封盖式制动缸型号使用年限已超过50年，已超过两次车辆寿命期，缸体状态不良。

四、结束语

铁路货车制动缸型号多样，356×254密封盖式制动缸属于早期型号，已不再进行制造。其经过长期使用，经磨修、腐蚀等情况，各部性能下降，检修难度增加。为保障其性能，须在组装、检查、尺寸控制各方面加强检修要求，以完成356×254密封盖式制动缸的检修工作。

参考文献

1. 原中国铁路总公司 铁路货车厂修规程 铁总机辆[2018]203号

2. 原中华人民共和国铁道部 铁路货车段修规程 铁运[2012]202号

3. 原中华人民共和国铁道部 铁路货车制动装置检修规则 铁运[2008]15号